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出版者:人民邮电出版社

作者:陈永甫

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:2005-8

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115134103

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
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• 入门
• 基础知识
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现代光学工程导论：从基础理论到前沿应用 书籍概述 《现代光学工程导论》旨在为读者提供一个全面而深入的现代光学工程领域概览。本书不仅涵盖了经典光学的基础原理，更着重探讨了当代光学技术在信息科学、生物医学、精密制造和国防安全等关键领域中的前沿应用。本书结构严谨，理论与实践紧密结合，力求使读者在掌握扎实的物理光学和几何光学知识的基础上，能够理解和驾驭当前光学系统设计、器件制造与性能评估的核心技术。 第一部分：光学基础与波的性质 第一章：光与物质的相互作用 本章从电磁波的视角重新审视光的本质。深入剖析了麦克斯韦方程组在介质中的应用，特别是关于平面波的传播特性。详细阐述了光的传播速度、折射率的微观起源，并引入了复杂的折射率概念，以描述吸收和色散现象。内容涵盖了光在不同材料界面上的反射和折射定律，包括菲涅耳公式的完整推导及其在偏振态改变中的作用。此外，本章探讨了光与原子、分子能级之间的相互作用，为后续的激光原理和光谱学奠定理论基础。重点讨论了电磁波的边界条件，以及如何利用这些条件分析导波结构中的场分布。 第二章：几何光学与成像理论 几何光学部分侧重于对光线作为独立路径的描述。通过费马原理的阐述，系统地推导了斯涅尔定律和反射定律。本章的核心内容是光学系统的分析与设计。详细讨论了小孔径近似下的成像原理，引入了光线追迹矩阵（ABCD矩阵）方法，该方法极大地简化了复杂多透镜系统的焦距、像距和放大率的计算。我们深入分析了理想光学系统的像差问题，特别是球差、彗差、像散、场曲和色差。针对每种像差，本书不仅描述了其形成机理，还介绍了诸如非球面设计、消色差组合等校正手段。还包括了对光瞳和光阑在限制成像质量中的作用的深入探讨。 第三章：物理光学与衍射理论 本章是理解现代光学系统的关键。从惠更斯-菲涅耳原理出发，严格推导了基尔霍夫（Kirchhoff）衍射公式。随后，重点讲解了夫琅禾费衍射（Fraunhofer Diffraction）和菲涅耳衍射（Fresnel Diffraction）的应用场景。对单缝、圆孔和光栅的衍射图案进行了精确计算和分析，揭示了光学系统分辨率的物理极限——衍射极限。此外，本章引入了傅里叶光学（Fourier Optics）的概念，将成像过程视为一个线性空间不变（LSI）系统，利用傅里叶变换描述了系统的点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF），这是现代像学评估的基石。 第二部分：关键光学技术与器件 第四章：激光原理与技术 激光是现代光学工程的支柱。本章详细阐述了受激辐射的基本物理过程，包括爱因斯坦系数的推导。系统介绍了激光器的基本结构——增益介质、泵浦源和光学谐振腔。重点分析了谐振腔的稳定性判据，以及如何通过腔内设计实现横模（TEM$_{mn}$）和纵模的选择。针对不同应用，深入探讨了连续波（CW）激光器和脉冲激光器的特性。最后，本书涵盖了光纤激光器、半导体激光器等实用化技术的最新进展，以及高功率激光系统中的热效应与束质量控制。 第五章：光纤光学与通信 光纤是信息时代的核心载体。本章从导波理论出发，分析了单模光纤和多模光纤的模式特性和截止波长。详细讨论了光纤中的损耗机制（吸收、散射）和色散现象（材料色散、波导色散），并引入了有效色散补偿的概念。针对高速通信，深入研究了非线性效应，如受激拉曼散射（SRS）和受激布里渊散射（SBS）。此外，本章还涉及光纤器件，包括耦合器、光纤光栅（FBG）的原理、制作及在传感和滤波中的应用。 第六章：光学薄膜与镀膜技术 薄膜技术对控制光的反射、透射和偏振至关重要。本章基于电磁场边界条件，推导了多层膜系统的反射和透射系数的递归关系。详细分析了增透膜（减反射膜）、高反射膜和分束膜的设计原理。讨论了真空镀膜技术（如电子束蒸发、溅射）和湿法镀膜工艺，以及薄膜的应力、厚度和均匀性控制。内容还延伸到介质超材料薄膜和等离子体共振在传感增强中的应用。 第三部分：前沿应用与系统集成 第七章：光学计量与传感 本章侧重于利用光学原理进行精确测量。详细介绍了干涉测量技术，从迈克尔逊干涉仪到萨尼亚克干涉仪，并将其应用于位移、形貌和折射率测量。重点讲解了全息术的记录、再现原理及其在三维成像和数据存储中的潜力。在传感方面，深入探讨了基于光纤布拉格光栅（FBG）的温度、应变和压力传感器的结构、工作原理和解调技术。此外，还包括了激光多普勒测速和光学相干层析成像（OCT）的基础模型。 第八章：成像系统设计与公差分析 本章将理论知识应用于实际工程。系统介绍了现代光学系统的设计流程，包括初始布局、优化迭代。重点讲解了如何使用商业软件（如Zemax, CODE V）进行系统优化，并对优化目标函数进行设定。至关重要的一部分是光学系统的公差分析，包括对制造误差、装配误差和环境因素（温度、振动）的敏感性评估。详细讨论了如何通过像差预算和灵敏度分析，确保最终产品的可靠性和批量生产的可行性。 第九章：现代光学制造与检测 本章聚焦于实现高精度光学元件的关键技术。涵盖了传统精密研磨抛光技术，如非球面自由曲面的传统抛光方法。随后深入探讨了先进制造技术，如数控光学加工（ONC）、离子束抛光（IBF）和激光表面重塑技术，这些技术对于制造具有纳米级表面质量的复杂光学元件至关重要。在检测方面，详细介绍了基于干涉仪的表面形貌检测技术，如相移干涉法，以及对离轴非球面进行检测的计算全息技术。 总结 《现代光学工程导论》不仅是理论的深度挖掘，更是连接基础物理与工程实践的桥梁。本书的知识体系旨在培养具备扎实理论基础和强大系统设计能力的下一代光学工程师。通过对光场、成像、器件和系统集成的全面覆盖，读者将能胜任从研发到生产各个环节的复杂任务，并能紧跟光学领域不断涌现的创新步伐。

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这本书的附加价值在于它提供的学习资源和思维训练。很多技术书读完后，你可能知道“是什么”，但面对新的电路图时依然两眼一抹黑。《电工电子技术入门》在每章节末尾都设计了非常巧妙的“思考与拓展”环节。这些问题不是简单的选择题，而是开放性的设计挑战，比如“如何用最少的元件实现一个简单的报警电路？”或者“如果电源电压波动，这个电路的输出会受到多大影响？”这种引导性的提问，迫使读者跳出书本的既有框架，开始主动地进行电路分析和设计。我感觉这本书真正的目的，不是让你记住多少公式，而是训练你像一个真正的电子工程师那样去思考问题。这种思维模式的培养，对于任何想把电工电子技术作为长期爱好的读者来说，其价值远远超过了书本本身的价格，是真正物超所值的一本“引路书”。

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坦率地说，我是一个对教材的语言风格要求比较高的人，很多技术书籍读起来枯燥乏味，像是机器翻译一般。《电工电子技术入门》在这方面做得非常出色，它的文字充满了人文关怀和一种老工程师的智慧沉淀。它没有使用过多冗余的学术术语，即使是不得不提及的专业名词，作者也会用非常生活化的语言进行二次解释，确保读者完全消化吸收。例如，在描述电磁感应定律时，它并没有直接引用麦克斯韦方程组的简化形式，而是通过讲述一个发电机从无到有的设计思路，巧妙地将抽象的物理规律融入到具体的工作流程中。这种叙事性的教学方法，极大地降低了阅读的心理门槛。读这本书的过程，与其说是学习技术，不如说是在听一位经验丰富的专家在娓娓道来他多年的心得体会，让人在轻松愉快的氛围中，不知不觉就掌握了核心知识。

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这本书简直是为我这种零基础小白量身定做的！我一直对电工电子领域充满好奇，但那些复杂的公式和晦涩的理论总是让我望而却步。然而，拿起这本《电工电子技术入门》后，我的担忧立刻烟消云散了。作者的叙述方式极其生动形象，仿佛一位经验丰富的老师手把手地教你。书中对基础概念的解释深入浅出，比如对电流、电压、电阻这些基本量的描述，不是干巴巴的定义，而是结合生活中的实例，让我一下子就理解了它们的工作原理和相互关系。更让我惊喜的是，它并没有急于抛出复杂的电路图，而是从最简单的串联、并联电路开始讲起，每一步都讲解得非常细致，甚至连导线的选择、焊接的技巧都有涉及。我按照书中的指导，自己动手搭建了一个最基础的LED电路，那种亲手点亮灯泡的成就感，是任何理论学习都无法比拟的。这本书的布局也非常合理，知识点循序渐进，没有给人一种压力山大的感觉，真正做到了“入门”二字，让我对后续更深入的学习充满了信心。

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从结构完整性和知识覆盖面的角度来看，《电工电子技术入门》的平衡感把握得近乎完美。它覆盖了电工学的基础脉络，从基本的直流电路分析，到交流电的基础特性，再到半导体器件（二极管、三极管）的特性曲线和简单应用，最后简要地触及了集成电路的初步概念。更难得的是，它在介绍完这些核心内容后，还提供了一个“安全操作规范”的专题，这一点在很多入门书籍中是被忽略的。作者非常强调规范操作的重要性，这一点对于初学者来说是至关重要的“第一课”。我对比了之前收藏的几本更偏向理论推导的参考书，这本入门书在保持知识体系完整性的同时，极大地削弱了不必要的数学推导深度，将精力集中在了对概念的直观理解和电路功能的掌握上。它就像是为想进入这个行业但又不想被初期公式吓跑的人搭建的一座坚实而平缓的登云梯。

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我必须承认，我之前尝试过几本号称是“入门”的教材，结果都以失败告终，要么内容过于理论化，要么实践部分与现实脱节。但是这本《电工电子技术入门》彻底颠覆了我的认知。它最突出的优点在于其极强的工程实践导向。书中不仅仅停留在“是什么”的层面，更注重“怎么做”和“为什么这样做”。例如，在讲解半导体器件时，作者没有仅仅罗列三极管的参数表，而是详细分析了不同类型晶体管在实际放大电路和开关电路中的具体应用场景，以及在实际操作中可能遇到的问题和排除方法。大量的图解和电路仿真截图，使得抽象的电子元件变得具体可感。我特别喜欢其中关于故障排查的章节，它提供了一套系统性的思路，而不是简单的“死记硬背”步骤。这种由浅入深、紧密结合实际操作的编排方式，让我在阅读时总有一种“学以致用”的踏实感，极大地提升了我的动手能力和解决问题的信心。

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