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出版者:Springer

作者:D.L. Mills

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:1998-08-21

价格:USD 99.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540641827

丛书系列:

图书标签:

• 非线性光学
• 光学
• 物理学
• 量子光学
• 材料科学
• 激光
• 光子学
• 电磁学
• 固体物理
• 应用物理

波动光学基础与应用：经典电磁理论的现代视角 作者：[此处填写作者姓名] 出版社：[此处填写出版社名称] ISBN：[此处填写ISBN] --- 图书简介 《波动光学基础与应用：经典电磁理论的现代视角》旨在为高等院校物理学、电子工程、材料科学以及光学工程等相关专业的学生和研究人员提供一个全面、深入且具有现代应用背景的波动光学教材。本书立足于麦克斯韦方程组这一经典电磁理论的基石，系统阐述了光的波动本质、传播特性、与物质的相互作用，并着重探讨了这些基本原理在当代技术领域中的前沿应用。 本书的叙述风格力求严谨而不失直观，将抽象的数学推导与清晰的物理图像相结合。我们认为，只有深刻理解了光的波动性，才能有效应对从基础研究到工程实践中的各种光学难题。因此，全书内容严格围绕经典光学和物理光学范畴展开，完全聚焦于宏观和微观尺度下电磁波的传播和干涉现象，不涉及非线性光学效应（如自聚焦、倍频、参量放大等）或与光子-物质相互作用的量子电动力学基础。 第一部分：光学基础与麦克斯韦方程组的统一性 本书开篇（第1章至第3章）回顾了经典电磁理论的完整框架。我们从麦克斯韦方程组出发，详述了这些方程在自由空间和各向同性介质中的微分形式和积分形式。随后，我们严格推导出波动方程，并详细分析了平面波作为基本解的特性，包括其传播方向、偏振态（线偏振、圆偏振、椭圆偏振）的数学描述以及传播常数的物理意义。 在第4章和第5章中，我们深入探讨了光与物质的界面现象。基于边界条件，系统推导了菲涅尔方程，全面分析了光波在不同折射率介质界面上的反射和折射规律，包括全反射现象。本部分特别强调了斯涅尔定律和菲涅尔系数的物理内涵，并引入了琼斯矩阵工具，用于描述偏振态随界面反射和透射的变化过程。 第二部分：干涉、衍射与成像理论 本书的核心部分（第6章至第9章）致力于分析光波的叠加原理在宏观尺度下的体现——干涉与衍射。 干涉理论： 第6章详细介绍了相干光源的产生和维持条件，分析了杨氏双缝、薄膜干涉等经典干涉实验的理论模型。我们使用了复振幅和相位概念来精确描述干涉条纹的形成，并讨论了 Michelson 干涉仪和 Fabry-Pérot 干涉仪的工作原理及其在光谱分析中的应用。本章严格限定在相干叠加的范围内，不探讨非线性光束的自耦合效应。 衍射理论： 第7章和第8章是关于衍射现象的系统梳理。从惠更斯-菲涅耳原理出发，我们首先推导了菲涅耳衍射（近场）和夫琅禾费衍射（远场）的定量关系。对于夫琅禾费衍射，我们详细分析了单缝、圆孔、光栅等典型孔径的衍射图样，并阐明了光栅在光谱分离中的核心作用。在第8章，我们引入了傅里叶光学概念的经典基础——衍射的傅里叶变换特性，这为理解光学系统中的角谱传播和成像系统中的空间频率过滤奠定了基础。 成像系统： 第9章将波动光学原理应用于几何光学无法解释的成像限制问题。我们引入了点扩散函数（PSF）和光学传递函数（OTF）的经典概念，分析了有限孔径成像系统的分辨率限制、像差的波动光学来源（例如，绕射极限），以及如何通过调制传递函数（MTF）来评估和优化传统光学仪器的性能。 第三部分：光的传播与物质的线性相互作用 本书的最后部分（第10章至第12章）转向了特定介质中光波的传播特性，以及经典线性响应。 晶体光学基础： 第10章深入探讨了各向异性介质——双折射晶体中的光传播。我们详细解释了光轴、寻常光和非寻常光的区别，推导了波法面和射线矢量的关系，并分析了波片（如四分之一波片、半波片）的工作原理，这是偏振光学和光调制技术的核心。 散射理论： 第11章关注光波与微小粒子和不均匀介质的相互作用。我们基于经典电磁散射理论，推导了瑞利散射（Rayleigh Scattering）的强度依赖关系，并讨论了米氏散射（Mie Scattering）在解释大气光学现象（如天空的颜色）中的应用。本章的讨论完全基于线性响应理论，未涉及高阶非线性散射过程。 光纤与导波： 第12章介绍了导波光学的基本原理，特别侧重于阶跃折射率光纤。我们使用波动方程在特定边界条件下的求解方法，导出了模式理论的基础——光纤的有效折射率、截止波长和数值孔径的概念。本章重点关注单模和多模光纤中模式的传播特性，以及模式耦合的线性机理，为现代通信和传感技术奠定基础。 总结 《波动光学基础与应用》是一本侧重于物理图像和数学推导严谨性的教材。它为读者提供了一个坚实的、完全基于经典电磁理论的波动光学框架，使读者能够清晰地区分光的波动性所带来的各种可观测现象，并掌握分析和解决经典光学工程问题的必备工具。全书内容旨在建立对光场传播、干涉、衍射以及线性介质相互作用的全面理解，是光学领域深入学习的理想起点。

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这本书实在是令人拍案叫绝！我最近沉迷于一本关于**量子纠缠与信息理论**的专著，简直是打开了我理解微观世界的新大门。作者以一种极其精妙的方式，将那些抽象的数学公式转化为生动的物理图像。比如说，书中对贝尔不等式的深入剖析，不仅仅停留在理论层面，还结合了最新的实验进展，特别是对“弱测量”技术的阐述，让我对测量过程本身的哲学含义都有了全新的认识。我尤其喜欢它在讲解高维量子态编码时所采用的类比手法，那些关于信息熵和信道容量的讨论，读起来完全没有传统教科书的枯燥感。它仿佛是在和你进行一场智力上的对话，引导你一步步去探索信息如何在量子系统中被编码、传输和保护。如果你对纯粹的**量子信息学**感兴趣，并希望找到一本既有深度又不失趣味性的读物，这本书绝对是首选。它没有试图涵盖所有内容，而是专注于打磨几个核心概念，让读者真正做到融会贯通。

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我最近沉醉于一本关于**生物光子学与超快光谱学在生命科学中的应用**的译著，这本书的跨学科性令人耳目一新。它成功地将复杂的光学原理与生物分子过程联系起来，展示了如何利用飞秒激光脉冲来“冻结”化学反应的瞬间。书中对“拉曼散射”和“荧光寿命成像（FLIM）”技术的原理阐述得非常透彻，特别是如何利用这些技术来监测细胞内pH值的微小变化，或者追踪蛋白质折叠的动力学路径。作者巧妙地平衡了物理基础和生物应用，避免了在某一侧走得太偏。阅读过程中，我能真切地感受到技术如何赋能于生物学研究，比如对光合作用能量转移路径的实时监测。对于那些希望了解**如何将先进光学工具应用于复杂生物系统**的跨学科研究者而言，这本书提供了一个极佳的视角和工具箱，其流畅的叙述和丰富的案例分析，极大地拓宽了我的研究思路。

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我最近翻阅了一本探讨**宇宙学与早期宇宙暴胀模型**的力作，那真是一场思想上的远征。这本书的叙事节奏把握得极佳，从哈勃膨胀的观测证据开始，稳步推进到最前沿的暴胀理论，每一个转折点都处理得恰到好处。作者对不同暴胀势能模型的数学细节进行了详尽的推导，但最吸引我的是他对“宇宙微波背景辐射（CMB）极化”的讨论。书中对B模偏振和E模偏振的物理起源及其在探测原初引力波方面的潜力进行了详尽的分析，甚至还加入了对未来实验（如LiteBIRD和CMB-S4）的展望。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个充满数学推导的实验室，同时又在仰望星空，思考着宇宙的终极命运。对于那些希望深入理解**宇宙起源的物理学基础**，特别是对量子涨落如何催生宏观结构感兴趣的读者来说，这本书提供了无与伦比的洞察力。

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最近我对**引力波天文学中的非线性动力学**产生了浓厚的兴趣，并找到了一本极具挑战性的参考书。这本书的语言风格极其硬核，充满了对爱因斯坦场方程数值解的深刻讨论。它没有避开任何技术细节，相反，它将数值相对论的复杂性视为一种艺术，对“双黑洞并合”过程中的波形建模进行了细致入微的分析。我花了大量时间去消化其中关于“准正规模式”和“吸收边界条件”的章节，书中对这些数值技巧背后的物理直觉的阐述，是其他教材中难以寻觅的。这本书更像是一本研究手册，而不是入门读物，它假定读者已经对广义相对论有扎实的背景。如果你正致力于**高精度引力波信号模板的构建**，或者对极端时空中的非线性引力动力学有深入研究的渴望，这本书会成为你案头不可或缺的工具书，它的价值在于其无可替代的实践深度。

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我刚刚放下手中的一本关于**拓扑绝缘体与量子霍尔效应**的综述性书籍，心情久久不能平静。这本书的结构设计堪称典范，它没有简单地罗列知识点，而是构建了一个清晰的知识脉络：从传统的能带理论出发，巧妙地引入了Berry相位这一核心概念，进而自然过渡到二维电子气中的整数和分数量子霍尔效应。书中关于“陈数”的几何意义的解释，简直是化腐朽为神奇，让原本抽象的拓扑不变量变得可以触摸。更出色的是，作者还花了相当大的篇幅讨论了时间反演对称性在保护拓扑边缘态中的关键作用，以及如何利用这一特性来设计低能耗的电子器件。这本书对**凝聚态物理**前沿的把握非常精准，对于那些需要理解新奇物态的本科高年级学生或研究人员来说，它无疑是一份极其宝贵的参考资料，其严谨性与启发性并存，令人爱不释手。

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