导波光学物理基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京交通大学出版社

作者:佘守宪

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-1

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787810820721

丛书系列:

图书标签:

• 导波光学
• 光波导
• 光纤
• 光子学
• 光学物理
• 电磁波
• 微波光学
• 集成光学
• 光通信
• 光学器件

《光学新视界：从微观粒子到宏观景象》 本书旨在带领读者踏上一段探索光学的精彩旅程，从光最基本的粒子性和波动性出发，逐步深入理解其丰富多样的行为方式，并最终将这些原理应用于构建我们日常生活和尖端科技中的各种光学器件与系统。我们不会止步于理论的陈述，更注重展现光学原理在现实世界中的生动体现，以及它们如何塑造我们观察和感知世界的能力。 第一章：光之双重奏——波与粒的奇妙共舞 本章将从光的本质这一最根本的问题入手。我们将回溯光学史的辉煌篇章，从惠更斯的光的波动理论到牛顿的粒子说，再到爱因斯坦的光电效应解释，共同揭示光“既是波又是粒子”这一深刻的量子力学概念。读者将通过生动的图示和浅显的类比，理解什么是光波的频率、波长、振幅，以及光子能量如何与其频率相关联。我们将探讨衍射和干涉等典型波动现象，例如单缝衍射的明暗条纹如何解释光的波动性，以及双缝干涉实验的经典演示如何揭示光的叠加原理。同时，本章也会深入讲解光电效应，解释光子如何能够“踢出”原子中的电子，从而证明光的粒子属性。我们将从宏观的现象出发，追溯到微观的本质，为后续章节的深入学习奠定坚实的基础。 第二章：色彩的奥秘与光的传播 色彩是如何产生的？光是如何在不同介质中传播的？这一章将为你一一解答。我们将从光的频谱入手，介绍可见光是如何被分解成我们所熟悉的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同颜色的。你将了解到，不同的颜色对应着不同的波长和频率，而我们看到的物体颜色，很大程度上取决于物体对光的吸收与反射特性。本书将详细阐述光的直线传播规律，以及其在几何光学中的应用，例如投影、阴影的形成。接着，我们将深入探讨光的折射现象，通过斯涅尔定律，我们能精确计算光在不同介质中传播路径的偏折角度。我们将通过生动的实例，如海市蜃楼的形成、透镜成像的原理，来展示折射在现实生活中的广泛应用，以及它们如何帮助我们设计出望远镜、显微镜等重要的光学仪器。 第三章：光与物质的互动——吸收、反射与散射 光与物质的每一次“接触”，都可能引发一系列有趣而重要的光学现象。本章将深入探讨光与物质相互作用的几种基本方式。我们将详细讲解光的吸收，了解不同材料为何会呈现出不同的颜色，以及吸收光谱在物质成分分析中的重要作用。例如，植物叶片中的叶绿素为何吸收红蓝光而反射绿光。接着，我们将聚焦于光的反射，区分镜面反射和漫反射，并解释镜子、抛光金属表面为何能形成清晰的像，而粗糙表面则会散射光线。然后，我们将详细阐述光的散射现象，从瑞利散射（例如天空为何是蓝色的）到米氏散射（例如云彩为何是白色的），理解散射在大气光学和颗粒物探测等领域的重要性。这些对光与物质相互作用的理解，是设计各种光学涂层、显示器、探测器等器件的关键。 第四章：光的奇特舞蹈——衍射、干涉与偏振 当光遇到障碍物或通过狭缝时，它的波动性会展现得淋漓尽致。本章将深入解析光的衍射和干涉现象，揭示光的叠加原理和惠更斯原理。我们将通过单缝、双缝、多缝衍射的实验演示，直观地展示衍射条纹的形成机制，并介绍夫琅和费衍射和菲涅尔衍射的差异。接着，我们将探讨干涉的经典实验，如杨氏双缝干涉，以及马赫-曾德尔干涉仪，理解相干光和相干性的概念，以及干涉条纹的形成条件。这些原理不仅是理解波动光学的基础，更是全息技术、光学测量等先进技术的核心。最后，本章将介绍光的偏振现象。我们将区分线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光，并讲解偏振片、偏振棱镜等偏振器件的工作原理。偏振在液晶显示、3D电影、光学显微镜等领域有着不可替代的应用。 第五章：光影的魔术——透镜、反射镜与成像原理 如何利用光学元件来“捕捉”和“塑造”光线，从而形成我们想要看到的图像？本章将聚焦于透镜和反射镜的成像原理。我们将从理想透镜出发，详细讲解凸透镜和凹透镜的光学特性，以及焦距、物距、像距之间的关系，介绍薄透镜成像公式。通过对成像过程的分析，我们将理解虚像和实像的区别，以及透镜如何放大或缩小物体。接着，我们将探讨球面反射镜的成像原理，包括球冠镜和球凹镜，并介绍其成像公式。本书将通过大量的图示和实例，解释照相机、望远镜、显微镜等光学仪器的基本成像原理，让读者理解这些神奇装置是如何工作的。我们还将探讨像差等影响成像质量的因素，以及如何通过设计来克服这些问题。 第六章：光的未来——激光、光纤与现代光学应用 在掌握了光学的基础原理之后，本章将带领读者展望光的现代应用，特别是激光和光纤光学。我们将深入浅出地介绍激光的产生原理，包括受激辐射、粒子数反转等关键概念，以及激光的单色性、方向性、相干性等独特性质。我们将列举激光在通信、工业制造、医疗美容、科学研究等领域的广泛应用。随后，我们将聚焦于光纤光学，介绍光纤的结构和工作原理，特别是全内反射在光信号传输中的作用。读者将了解到光纤通信如何改变了信息传输的速度和效率，以及光纤在医疗内窥镜、传感器等方面的应用。最后，本章将对当前光学领域的前沿发展进行简要介绍，如纳米光学、生物光子学等，激发读者对光学未来发展的想象。 本书力求以清晰易懂的语言，结合丰富的图解和生动的案例，将抽象的光学原理具象化，帮助读者构建起对光的全面而深刻的认识。无论你是光学领域的初学者，还是希望拓宽知识视野的读者，都能从中获得启发和收获。

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这本书的图文排版风格，我个人认为是非常“学院派”的典范，可以说是将传统教科书的严谨性发挥到了极致。所有的示意图，无论是电磁场分布图还是波导结构的截面图，都采用了高质量的矢量图形绘制，线条清晰锐利，色彩对比度适中，保证了在不同光照条件下都能清晰辨认。更值得称道的是，那些复杂的数学符号和希腊字母，在印刷出来后，其间距和比例都保持着完美的视觉和谐，这对于阅读复杂的傅里叶变换或偏微分方程组时至关重要，它有效避免了因符号拥挤而导致的阅读中断。此外，书中对参考文献的引用规范也极其严谨，页脚或章节末尾清晰地列出了引用的原始文献，体现了作者对学术诚信的尊重。这本教材的版式设计，似乎在无声地传递一个信息：每一个细节都经过了深思熟虑和精雕细琢，它旨在提供一个最优化、最少干扰的知识获取环境。

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阅读这本书的过程中，我强烈感受到了一种跨越学科边界的努力。它不仅仅是一本纯粹的数学物理教科书，更像是一本融合了应用工程思想的学术专著。作者在讲解完理论极限后，总是不遗余力地探讨这些理论在实际器件设计中的可行性和限制。例如，关于模式耦合效率的讨论，书中不仅给出了理想化的理论公式，还引入了由材料缺陷和加工精度带来的系统误差分析，这种贴近现实的视角，极大地提升了这本书的实用价值。我尤其欣赏其中关于非线性效应的章节，作者将高阶非线性项的处理放在一个非常高的层次进行剖析，既没有沦为简单的公式堆砌，也没有回避其在实际光纤通信系统中所带来的挑战。这本书的价值就在于，它没有将理论与实践割裂开来，而是让读者始终保持着一个“工程师的头脑”去理解这些纯粹的物理规律，这种双重视角，让人受益匪浅，远超我阅读其他同类教材的体验。

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这本书在理论深度上的挖掘确实令人印象深刻，但对于某些特定领域的研究者来说，可能需要配合其他补充材料才能达到最终目标。例如，在关于光场调制的最新进展部分，作者的描述显得相对保守和基础，更多地聚焦于经典的光学调制原理，对于近年来兴起的基于超材料或拓扑绝缘体的新型调制机制，提及得较为简略，可能只是点到为止。这当然不是缺陷，而是取舍的体现——这本书显然更侧重于构建一个坚不可摧的“基础”框架，而非追求对前沿热点最及时的跟进。因此，对于希望快速了解最新实验进展的读者，可能会觉得某些章节的讨论略显陈旧，需要进行自我知识结构的补充和扩展。但从另一个角度看，正是这种对基础的坚守，才使得这本书能够经久不衰，因为它所奠定的物理原理，是所有后续创新研究的根基，一旦掌握了这些，面对任何新概念，都能迅速理解其背后的数学和物理本质。

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我花了大约两周的时间来通读前三章，感受最深刻的是作者在概念引入和逻辑推导上的精妙平衡。作者似乎深谙初学者在面对抽象物理概念时的困境，他并没有一上来就抛出复杂的数学模型，而是先通过一系列精心设计的类比和直观的图像来搭建起一个初步的认知框架。比如，在阐述电磁场与物质相互作用的部分，作者引用的那个关于水波纹扩散的例子，真是将复杂性消融于无形，让我瞬间抓住了核心思想。然而，当进入到具体的光束模式分析时，数学的深度和广度便陡然增加。这里的推导过程详尽得令人赞叹，每一步的公式变形和变量替换都标注得清清楚楚，几乎不需要读者自己去“猜”作者的思路。当然，这种详尽也带来了篇幅的增加，对于已经有一定基础的读者来说，可能需要耐心跳过一些基础的数学细节，但对于想夯实基础的同行来说，这简直就是一份详尽的教学指南。总而言之，这本书的叙事节奏把握得非常到位，先抑后扬，先易后难，循序渐进，让人在不断解决小问题的过程中，逐步攀登至理论的高峰。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深邃的靛蓝色调，配上银色的烫金字体，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我尤其喜欢封面上那几条流线型的光束图案，它们以一种近乎艺术化的方式勾勒出了光波在介质中传播的轨迹，初看之下颇有些高深莫测，但细细品味，又能感受到其中蕴含的物理美感。内页的纸张质感也非常考究，厚实且不反光，对于需要长时间阅读和对照公式的读者来说，这极大地减轻了眼睛的疲劳。装订也非常牢固，即便是频繁翻阅查找特定章节，书脊也未见松动迹象。不过，如果说有什么可以改进的地方，或许是书的尺寸略微偏大了一点，放在普通的背包里会稍显占地方，但考虑到其内容的深度和篇幅，这种牺牲或许是必要的。整体而言，从感官体验上，这本书的制作水准无疑是顶级的，它成功地将枯燥的物理概念包裹在了一个极具吸引力的外壳之下，让人在拿起它的第一时间就充满了阅读的欲望。

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我见过的光波导和物理原理联系的最好的书。

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