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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:雷振亚

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2013-2

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787560621753

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《电磁波的奥秘与应用》 内容简介 在这本深入探索电磁波世界的著作中，我们将一同揭开那无处不在、驱动现代科技进步的神秘力量的面纱。本书并非仅仅罗列枯燥的理论公式，而是致力于将抽象的物理概念转化为生动鲜活的认知，并清晰地勾勒出电磁波在各个领域引发的深刻变革。我们将从最基础的起源出发，逐步深入到其复杂精妙的行为规律，最终抵达其在人类社会中扮演的关键角色。 第一章：电磁波的诞生与本质 本章是理解一切的基础。我们将追溯电磁波的源头，从麦克斯韦方程组这一伟大的物理统一理论入手。通过清晰的图示和直观的比喻，我们得以窥见电场与磁场如何相互激发、此起彼伏，最终以波的形式在空间中传播。我们将详细解析电磁波的几个核心属性：频率、波长、振幅和相位。这些属性并非孤立存在，而是相互关联，共同决定了电磁波的特性以及它们与物质的相互作用方式。 起源与理论基础： 深入剖析麦克斯韦方程组的物理意义，解释其如何预言并统一了电场、磁场和光，揭示了电磁波存在的必然性。 波的属性详解： 详细阐述频率（单位赫兹， Hertz）、波长（单位米，meter）、振幅（单位伏特/米或特斯拉，V/m, T）和相位（角度，radian/degree）的定义及其物理含义。我们将通过类比水波等直观方式，帮助读者理解这些抽象概念。 电磁频谱概览： 描绘出完整的电磁频谱图，从低频的无线电波到高频的伽马射线，清晰展示各个频段的特性及其在此前人们认知中的定位。我们将重点介绍可见光、红外线、紫外线、X射线等我们日常生活中或科学研究中经常接触到的部分。 能量与动量： 探讨电磁波所携带的能量与动量。我们将介绍光子概念，理解微观层面电磁波的量子化特性，以及它如何与物质发生能量交换。 第二章：电磁波的传播与相互作用 一旦电磁波产生，它们便开始了一段精彩的旅程。本章将聚焦于电磁波如何在不同的介质中传播，以及它们与物质之间发生的丰富多彩的相互作用。理解这些相互作用，是掌握电磁波应用的基石。 传播介质的影响： 分析电磁波在真空、空气、水、固体等不同介质中的传播速度、衰减和反射特性。我们将介绍介电常数、磁导率等关键参数如何影响波的传播。 反射、折射与衍射： 详细讲解电磁波遇到界面时的行为。反射定律和折射定律（斯涅尔定律）的几何解释；衍射现象如何解释光绕过障碍物传播的能力。我们将通过实例，如镜面反射、彩虹的形成、光盘表面的彩色图案，来生动展示这些现象。 吸收与散射： 阐述电磁波能量被介质吸收的机制，以及其在介质中被散射的现象。我们将讨论为什么某些材料会吸收特定频率的光（如颜色的产生），以及大气对太阳光的散射（如天空呈蓝色）的原理。 干涉与偏振： 探索电磁波叠加时产生的干涉现象（相长干涉与相消干涉），并介绍偏振的概念及其在光通信、液晶显示等领域的应用。我们将通过杨氏双缝干涉实验等经典案例来阐释干涉的原理。 非线性光学效应： 简要介绍在强电磁场作用下，介质的响应不再与场强成正比，从而产生一系列非线性光学现象，为激光技术的进一步发展奠定基础。 第三章：电磁波的产生与探测技术 了解电磁波的产生机制和探测方法，是实现其各种应用的关键。本章将深入探讨各种产生和接收电磁波的装置及其背后的物理原理。 振荡器与辐射： 介绍电荷加速运动是产生电磁波的根本原因。我们将详细阐述各种振荡电路，如LC振荡器、晶体管振荡器等，如何产生特定频率的电磁波。 天线原理： 讲解天线作为电磁波辐射和接收的接口，其结构、类型（如偶极子天线、抛物面天线）与性能之间的关系。我们将解释为什么天线的尺寸与接收/发射的电磁波波长密切相关。 电磁波探测器： 介绍用于探测不同频段电磁波的各种器件，如二极管、晶体管、光电管、CCD/CMOS传感器等。我们将分析这些探测器的工作原理，以及它们如何将接收到的电磁信号转换为可处理的电信号或数字信息。 调制与解调技术： 阐述如何通过调制技术将信息加载到载波电磁波上，以及接收端如何通过解调技术提取信息。我们将介绍调幅（AM）、调频（FM）、数字调制等基本方法。 第四章：电磁波的经典应用领域 电磁波已经深深渗透到我们生活的方方面面，从早期的通信到现代的精密测量，其应用之广泛令人惊叹。本章将系统性地回顾电磁波在各个领域的经典应用。 通信系统： 详解无线电广播、电视、手机通信、卫星通信等利用电磁波进行信息传递的原理和技术。我们将回顾无线电通信的发展历程，以及现代通信系统如何实现远距离、高效率的信息传输。 雷达与导航： 介绍雷达系统如何利用电磁波探测目标、测量距离和速度，以及全球定位系统（GPS）等导航技术如何依赖电磁波实现精准定位。 成像技术： 探讨X射线成像（医学诊断）、红外成像（热成像）、微波成像（穿透障碍物）等技术，以及它们在科学研究、工业检测和安全检查中的重要作用。 加热与加工： 解释微波炉、工业加热炉等设备如何利用电磁波对物质进行加热，以及其在食品加工、材料处理等领域的应用。 遥感技术： 介绍利用卫星或飞机搭载的传感器，通过接收和分析地表反射或发出的电磁波，来获取地球表面信息的技术，及其在气象、农业、地质勘探等方面的应用。 第五章：电磁波的前沿探索与未来展望 随着科学技术的飞速发展，我们对电磁波的认识和利用也进入了一个全新的时代。本章将展望电磁波在未来可能展现出的无限潜力。 太赫兹（THz）技术： 介绍太赫兹波作为电磁频谱的一个新兴领域，其独特的穿透性和高分辨率成像能力，在安检、生物医学、通信等方面的潜在应用。 量子通信与量子计算： 探讨利用电磁波（如光子）作为量子信息载体的量子通信技术，以及其在信息安全领域的颠覆性潜力；同时介绍量子计算如何利用电磁场操控量子比特，为解决复杂问题提供新的途径。 智能电磁材料： 介绍新型电磁材料（如超材料、左手材料）如何调控电磁波的传播，有望实现隐身、超聚焦等前所未有的功能。 生物医学的电磁波应用： 探讨电磁波在肿瘤治疗（如射频消融、光动力疗法）、神经调控、药物递送等领域的最新进展。 可持续能源与电磁波： 展望电磁波在太阳能电池效率提升、无线能量传输等方面的应用，为构建可持续的能源体系贡献力量。 结语 《电磁波的奥秘与应用》将带领读者踏上一段精彩的知识之旅，从基础原理到前沿应用，层层深入，层层揭秘。我们希望通过本书，让每一位读者都能深刻理解电磁波作为一种基本物理现象的本质，并清晰认识到它在现代科技社会中所扮演的不可或缺的角色。无论是出于学术研究的严谨求证，还是对科技前沿的求知渴望，本书都将为您提供一个全面、深入且引人入胜的阅读体验。电磁波的世界广阔无垠，其未来的发展充满了无限可能，让我们一同期待和探索。

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这本书最大的亮点在于其严谨的数学推导和对基本物理模型的坚持。作者没有被那些花哨的商业软件工具所左右，而是坚持从麦克斯韦方程组出发，一步步构建起微波电路的理论大厦。关于S参数在散射网络分析中的应用，这本书提供了一个极其透彻的视角，它不仅仅教你如何计算S矩阵，更解释了S矩阵背后的能量传输物理意义。我花了很长时间才完全理解其中的矩阵运算，但一旦掌握，看任何微波器件的Datasheet都会豁然开朗。如果你把这本书当成工具书来查阅公式，可能会比较低效，因为它要求你必须从头到尾，带着批判性思维去消化每一个定理和假设。它不是一本速成指南，而是一部需要耐下心来研读的学术专著。

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这本《微波电子线路》真是让我又爱又恨，爱它在于它对高频电路设计的深入剖析，恨它在于有些章节的数学推导简直是噩梦。我本来以为这会是一本比较偏向于工程实践的书，结果开篇就扎进去了史密斯圆图的各种变换和等效电路的分析，看得我头皮发麻。不过，不得不承认，作者对传输线理论的阐述非常清晰，特别是对于阻抗匹配部分的讲解，即使用户是初次接触这些概念，也能通过大量的图示和实例，逐步理解为什么我们需要那么复杂的匹配网络。我尤其欣赏书中对有源器件在微波频段特性的讨论，比如S参数的引入，以及如何利用它们来分析放大器和振荡器的稳定性。虽然理论深度足够，但书中似乎对实际的PCB设计考量着墨不多，更多的是集中在电路本身的设计原理上。对于想深入理解微波器件内部工作机制的读者来说，这本书无疑是一本极好的理论基石。

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拿到这本书的时候，我正忙着为一个雷达系统设计前端的低噪声放大器（LNA），本来期望能从中找到一些立即可用的设计模板或者具体的IC设计流程。然而，这本书更像是一本严谨的教科书，它着重于“为什么”而不是“怎么做”。作者似乎假设读者已经对半导体物理和基础电路理论有相当的掌握，直接切入了微波工程的核心——非理想效应和噪声理论。关于噪声系数的计算和优化部分，写得非常细致，让我明白了LNA设计中噪声匹配和功率匹配之间的微妙平衡。美中不足的是，书中对非线性效应的讨论相对保守，对于大信号工作状态下的谐波失真和互调失真，涉及得不够深入，这在现代通信系统中是不可避免的问题。总体来说，它更适合需要打下坚实理论基础的学生或研究人员，而不是追求快速工程解决方案的工程师。

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这本书的排版和图例设计简直是一场灾难，阅读体验极差。很多复杂的电路图和波形图，如果不是我拿着笔手动描摹一遍，根本无法在脑子里形成清晰的结构。特别是关于耦合线和滤波器设计的章节，那些交叉重叠的线条，配上单调的黑白印刷，让人感觉像在解一个复杂的迷宫。内容上，它覆盖了从基础的传输线理论到较复杂的有源和无源器件设计，知识点很全，但逻辑跳跃性稍大。我感觉作者像是把过去几十年教学大纲里的所有重点知识点都塞进了这本书里，导致某些部分的过渡显得有些生硬。比如，从分布参数电路直接跳到高Q值谐振腔的分析，中间缺乏一个平滑的过渡，需要读者自己去填充很多中间步骤的理解空白。

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我对这本书的评价只能说中规中矩，它在传统领域做得不错，但在面对新兴技术时显得有些力不从心。例如，在介绍天线和电磁兼容性（EMC）时，内容就显得有些老旧了。书中对互连线电感和封装寄生参数的处理，仍然停留在Lumped Element（集总参数）的修正阶段，对于当前普遍采用的Substrate Integrated Waveguide (SIW) 或其他先进封装技术下的电磁耦合问题，讨论得非常有限。我本希望看到更多关于高速信号完整性在微波频段的体现，例如串扰分析和时域的眼图分析，但这些内容几乎没有提及。这本书似乎更专注于传统的微波器件设计，比如混频器和功率放大器的经典拓扑结构，对于现代射频IC设计中常见的集成化挑战，关注度不足。

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