Femtosecond Laser Pulses pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Rulliere, Claude 编

出品人:

页数:442

译者:

出版时间:2004-10-21

价格:USD 79.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387017693

丛书系列:Advanced Texts in Physics

图书标签:

• 物理
• 光学
• 飞秒激光
• 超快光学
• 激光物理
• 非线性光学
• 脉冲压缩
• 飞秒激光器
• 光纤激光器
• 光谱学
• 激光应用
• 光学工程

量子光学与超快现象：探索光与物质相互作用的边界 图书名称：《量子光学与超快现象：探索光与物质相互作用的边界》 作者： [此处填写作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [此处填写出版社名称，例如：科学技术出版社] 出版日期： [此处填写出版日期，例如：2023年10月] --- 导言：光速之上的世界 自人类认知世界以来，光一直是研究自然奥秘的核心媒介。然而，随着科学技术的飞速发展，我们对光的理解已不再局限于宏观的波粒二象性。本著作《量子光学与超快现象：探索光与物质相互作用的边界》旨在深入探讨光与物质在极短时间尺度和量子尺度下的复杂、精妙的相互作用规律。它不聚焦于特定类型的激光脉冲技术，而是提供了一个更宏大、更基础的理论框架，用于理解和利用光与物质在量子力学支配下的动态行为。 本书的定位是为高等院校的物理学、光学工程、材料科学以及量子信息领域的学生、研究人员和专业工程师提供一部全面而深入的参考指南。它侧重于物理原理的阐释、数学模型的建立以及实验现象的深入分析，构建一座连接经典光学、量子场论与现代超快科学的桥梁。 第一部分：量子光学的基本原理与场论基础 本部分奠定了理解光与物质相互作用的理论基石，重点剖析了光场的量子化本质及其在描述微观相互作用中的必要性。 第一章：光场的量子化与光子概念的严谨性 本章从经典电磁场的麦克斯韦方程组出发，引入了正则量子化方法，详细推导了自由电磁场的哈密顿量，并构建了光场的正规（升降）算符。我们将详细讨论光子作为激发态的物理意义，以及光场量子态（如相干态、压缩态）的数学描述。关键内容包括：电磁场量子化的基本步骤、真空能的意义、以及如何利用量子力学语言准确描述光场的能量和动量。 第二章：光与原子相互作用的半经典与全量子描述 深入探讨光子与原子、分子系统相互作用的动力学。首先回顾玻恩-奥本海默近似下的原子结构和能级。随后，我们引入半经典描述（原子处于量子态，光场视为经典场）下的拉比振荡、光吸收与自发辐射。核心内容转向全量子描述：利用狄拉克绘景下的相互作用绘景，推导出光与物质相互作用的微扰理论，重点分析二阶过程，如瑞利散射、拉曼散射的量子起源。本章将严格推导爱因斯坦的A、B系数，并阐释其量子力学基础。 第三章：量子相干性与噪声理论 光子的相干性是实现许多先进光学技术（如全息术、干涉测量）的基础。本章将从量子统计的角度，定义和分析不同类型的相干性，包括一阶和高阶相干性（使用光子计数统计）。重点讨论光场的量子噪声来源，特别是散粒噪声（Shot Noise）的物理本质。为理解量子测量和克服标准量子极限，本书将详述压缩态光场的制备原理和其在提高测量灵敏度中的应用。 第二部分：非线性光学与高阶效应的量子起源 本部分将视角转向强光与物质的相互作用，探讨在相互作用强度足以改变介质光学性质时所发生的非线性现象，并从量子场论的角度解释这些效应。 第四章：介质的宏观响应与本构方程的非线性扩展 本章系统回顾经典非线性光学的基础，包括极化率的张量形式（$chi^{(2)}, chi^{(3)}$）。我们将推导介质极化率与光场强度的多项式关系，并详细分析倍频（SHG）、和频产生（SFG）和三阶非线性效应（如克尔效应、四波混频）的物理机制和功率依赖性。强调这些宏观效应的微观源头在于原子响应函数的非线性修正。 第五章：光场驱动下的多光子过程 随着光场强度的增加，介质必须同时吸收或发射多个光子才能实现能级跃迁。本章着重于多光子吸收（MPA）和多光子电离（MPI）过程的量子力学描述。通过费米黄金定则的扩展形式，我们建立起计算多光子截面的理论框架，分析过程中涉及的虚拟态和高阶微扰理论。讨论这些过程在材料改性和生物成像中的应用潜力。 第六章：光场与凝聚态系统的相互作用 本章将量子光学原理应用于固态物理系统，特别是电子的能带结构。分析光子与半导体材料中的激子、极化激元、以及在拓扑材料中的电子激发态的耦合。深入讨论光场如何调控材料的电子能带结构（光致晶格振动、光场诱导相变），为理解基于光场的材料设计提供了理论工具。 第三部分：超快动力学与时间分辨测量基础 虽然本书不侧重于超快脉冲的产生本身，但它必须涵盖理解和测量超快动力学所需的基本理论和技术框架，即时间分辨测量的量子基础。 第七章：时间尺度与基本极限 本章探讨时间在物理学中的特殊地位，从阿秒到皮秒时间尺度所对应的物理过程（如电子的轨道运动、分子振动）。介绍傅里叶变换在时间域和频率域之间的内在联系，解释为什么极短脉冲在时间上越短，其带宽（频率范围）就必须越宽。讨论基本物理过程的时间常数和弛豫机制，为后续的动力学分析设定基准。 第八章：时间分辨测量的量子限制与方法 探讨如何利用光场来探测物质在极短时间内的演化。重点分析了时间分辨光谱学的基本原理，包括：时间分辨荧光技术（时间相关单光子计数法，TCSPC）的统计学基础和信噪比分析。同时，介绍激发-探测（Pump-Probe）技术，阐述其如何通过时间延迟扫描来重构物质响应函数。讨论测量过程中引入的探测光场强度对被测系统可能产生的干扰（探测损伤）。 第九章：量子信息中的光场控制与演化 将前述的量子光学知识应用于信息处理的背景下。分析了光场在波导、腔体中的传播与演化，特别是当光场被限制在光学谐振腔内时，腔模的量子态和耦合光场与腔内物质的动力学（如腔量子电动力学，CQED）。讨论如何利用光场作为量子比特的载体，以及实现量子态的演化和操控所面临的理论挑战。 结论：迈向未来光科学 《量子光学与超快现象：探索光与物质相互作用的边界》为读者提供了一个坚实的、跨越尺度的理论框架。它强调了从基本的光子量子化到复杂的非线性与时间分辨过程的内在联系。本书的最终目标是培养读者运用量子力学的视角去分析和解决光科学前沿问题的能力，从而推动下一代光学技术、量子计算和精密测量的创新与发展。 --- 关键词： 量子光学、光场量子化、光与物质相互作用、非线性光学、多光子过程、量子相干性、超快动力学、压缩态光。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表质量，坦率地说，是我近年来阅读的专业书籍中最令人印象深刻的部分之一。很多关于脉冲演化、自相位调制、以及克尔透镜效应的剖面图，都不是那种简单的示意图，而是经过精心渲染和标注的艺术品。它们清晰地展示了光束在介质中传播时，其强度剖面和相位信息是如何相互影响、相互扭曲的。例如，书中关于“啁啾”现象的讲解，如果仅仅依靠文字描述，很容易让人混淆正啁啾和负啁啾的区别，但通过那几张精美的二维和三维动态图，我瞬间就抓住了问题的核心——能量如何被时间分布。此外，书中对于不同介质响应函数的讨论，那些复杂的积分方程和微分形式，都被配上了对应的物理图像作为注解，极大地减轻了纯粹解析推导带来的阅读压力。可以说，这本书的图文结合达到了教科书的最高水准，它证明了优秀的可视化手段，是加速复杂物理概念理解的终极利器，绝对是值得反复翻阅和研究的资料。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它的结构组织简直是教科书级别的典范，逻辑链条之严密，简直令人叹为观止。它仿佛是以一种时间轴的顺序展开的，首先从历史的角度梳理了人类如何一步步接近和捕捉到这些极短时间内的事件，这种叙事手法极大地增强了阅读的代入感和历史厚重感。接着，作者巧妙地引入了傅里叶变换的原理，但与其他书籍不同的是，它不是简单地扔出公式，而是通过一系列生动的类比，比如乐团指挥对不同音高的乐器进行精确控制，来说明时域和频域之间的内在联系。这种处理方式，使得即便是对数学敏感度稍弱的读者，也能直观地理解“带宽决定脉冲宽度”这一核心概念。全书的语言风格非常稳健，用词考究，既不失严谨性，又避免了不必要的晦涩，仿佛在和一位资深的、极具耐心的导师对话。它教会我的不仅仅是知识点，更是一种严谨的治学态度：如何看待一个物理现象，如何系统地构建一个研究领域。这种系统的梳理能力，对于任何想要深入研究该领域的后学者来说，都是一份无价的财富。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的“野心”非常大，它试图将一个高度专业化、技术门槛极高的领域，推广给一个更广阔的受众群体，这一点从其选材的广度就可以看出来。它不仅仅停留在基础理论的讲解，还花了不少篇幅去探讨了这些超快脉冲在材料科学、生物成像，乃至远程传感等多个交叉学科中的前沿应用。这种跨学科的视角非常具有启发性，它让我意识到，掌握了核心的脉冲产生与控制技术，就如同获得了一把万能钥匙，可以开启通往不同研究领域的大门。我尤其对其中关于“多光子显微镜”的部分感到兴奋，它描绘了如何利用这些短脉冲在生物组织深处实现高分辨率成像，同时最大限度地减少对活体样本的损伤。这种对未来技术潜力的展望，使得整本书的阅读体验充满了活力和前瞻性。它不只是在介绍“是什么”，更在探讨“能做什么”和“未来会怎样”，这种饱含激情和远见的叙事风格，成功地激发了我对这个领域进行更深层次探索的欲望和动力。

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在寻找一本能够真正深入浅出讲解超快现象的书籍，而这本书的表现超出了我的预期，但并非所有方面都完美契合我的初衷。它的理论深度无疑是毋庸置疑的，对于已经具备一定光学基础的读者而言，书中引用的那些前沿研究成果和详尽的物理图像无疑是极具价值的营养品。然而，对于我这种更偏向于“应用层面操作”的读者来说，书中某些章节对于具体实验设置的细节描述略显不足，很多时候更像是在勾勒一个宏观的物理图景，而非提供一份可供复现的“操作手册”。比如，在讨论某些特定脉冲整形技术时，我希望能看到更多关于反馈机制和误差校正的具体案例，而不是仅仅停留在“通过某种巧妙的光路设计可以实现”的层面。这种取舍是理解的，毕竟要在一本书中涵盖所有细节是不现实的，但这无疑让我感到，在从理论到实际搭建系统的过程中，似乎还缺少了一块关键的拼图。总而言之，它更像是一本高屋建瓴的学术综述，而非一本面向实践工程师的工具书，但其对核心物理机制的阐释依然是顶尖水准。

评分☆☆☆☆☆

这本书读下来，感觉就像是进入了一个充满奥秘的物理学迷宫，作者的叙述方式真是让人拍案叫绝。它并没有直接切入晦涩难懂的数学公式，而是用一种近乎诗意的语言，将光与物质相互作用的那些极其微小、转瞬即逝的瞬间，描绘得栩栩如生。我尤其欣赏它对时间尺度概念的引入，那种“捉摸不定”的飞秒世界，在作者的笔下变得触手可及。书中对实验技术的描述，特别是激光源的产生和调控，那种精密的仪器组合和巧妙的设计思想，简直就是工程学的奇迹。我甚至能想象到研究人员在暗室中，小心翼翼地调整着那些复杂的透镜和反射镜的场景。整本书的脉络非常清晰，从基础的光学原理出发，逐步深入到非线性光学效应，再到实际应用的可能性，每一步都铺垫得恰到好处，不会让人感到信息过载，反而有一种层层剥开惊喜的感觉。对于一个渴望了解现代物理前沿，但又对传统教科书望而却步的读者来说，这简直是一本绝佳的入门指南，它成功地架起了理论与实践之间那道看似遥不可及的桥梁，让人对“控制光”这件事充满了无限的遐想。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆