Systems and Transforms With Applications in Optics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Krieger Pub Co

作者:Athanasios Papoulis

出品人:

页数:474

译者:

出版时间:1981-6

价格:USD 51.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780898743586

丛书系列:

图书标签:

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《光学系统与变换：应用解析》 一部深度剖析经典光学理论、前沿技术及其工程实践的综合性著作 内容概述： 本书旨在为光学工程、物理学、电子工程以及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面、深入且富有洞察力的参考指南。我们聚焦于光学系统的设计、分析与优化，特别强调了现代信号处理技术在解决复杂光学问题中的核心作用。本书的结构力求逻辑严密，从基础理论出发，逐步过渡到尖端应用，确保读者能够建立起扎实的理论基础并掌握实际操作技能。 第一部分：光学系统基础与傅里叶分析的基石 本部分奠定了理解现代光学系统的数学框架。我们首先回顾了电磁波在介质中传播的基本方程，并详细阐述了光场的近场和远场近似。重点内容包括： 1. 波动光学基础与几何光学回顾： 深入探讨了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的物理意义及其数学表达。通过严谨的推导，明确了它们在不同尺度光学系统中的适用性。 2. 傅里叶光学核心理论： 傅里叶变换被确立为分析线性光学系统的核心工具。我们详尽讨论了光瞳函数（Pupil Function）和物光函数（Object Function）的傅里叶变换关系，并解释了光学系统如何作为一种空间滤波器来处理信息。关键概念如点扩散函数（PSF）、调制传递函数（MTF）和相干传递函数（CTF）被系统地引入和解析。我们使用复振幅传递函数（CTF）的概念来描述系统的线性、时不变特性，并展示了如何利用这些工具评估成像质量和分辨率极限。 3. 角谱传播理论（Angular Spectrum Propagation）： 作为精确描述光波场在任意距离上传播的强大方法，角谱理论被深入剖析。本书详细展示了如何将复杂的波前分解为平面波谱的叠加，以及这种方法在求解光束整形、自由空间传播和非均匀介质中传播问题时的优势。 第二部分：经典光学系统元件的建模与分析 本部分将理论应用于实际组件，构建可操作的光学模型。 1. 透镜系统分析： 对理想和像差透镜系统进行了详细建模。我们采用矩阵光学（ABCD 矩阵）来描述光线追迹，并结合傅里叶光学理论来分析透镜对物体的频谱作用。对球差、像散、彗差和像场弯曲等基本几何像差，不仅描述了它们对图像的影响，还探讨了如何通过优化设计来最小化这些缺陷。 2. 衍射元件与光栅： 探讨了衍射光学元件（DOE）的设计原理，包括全息元件和微结构光栅。我们分析了光栅的衍射效率和光谱特性，并解释了如何利用相位控制实现特定的光束整形功能，例如形成贝塞尔光束或艾里光束。 3. 光学滤波器与调制： 深入研究了空间滤波器在图像处理中的应用。这包括明确空间频率域中掩模（Masks）的作用，例如傅里叶平面上的振幅或相位屏。具体讨论了暗场照明、相衬成像（Phase Contrast Imaging）和微分干涉对比（DIC）背后的光学原理和变换关系。 第三部分：现代光学系统设计与应用 本部分聚焦于当前光学工程中的关键技术和前沿领域，强调了计算方法和自适应技术的重要性。 1. 自适应光学（Adaptive Optics, AO）： 这是一个重点章节。我们详细介绍了大气湍流、湍流模型（如相空间模型）对光波前的影响，以及如何通过波前传感器（如夏克-哈特曼传感器）精确测量畸变，并通过德尔塔-K 空间（K-space）分析来设计补偿策略。书中包含了关于压电驱动器（PZT）和变形镜（DM）驱动的控制算法基础介绍。 2. 光学成像系统与计量： 结合傅里叶光学，本书系统性地分析了高分辨率显微镜（如共聚焦和STED）的工作原理。在计量学方面，我们探讨了干涉测量技术，特别是利用相干性原理进行高精度距离和形貌测量的数学模型，例如二维傅里叶变换在分析干涉条纹中的应用。 3. 光束传播与整形： 详细分析了高斯光束的性质及其在通过非均匀介质时的演化。此外，本书引入了广义菲涅耳变换（Generalized Fresnel Transform），用以更灵活地处理近场传播问题，并展示了其在设计光子集成电路中波导耦合时的实用性。 4. 计算成像与逆问题： 强调了现代光学系统越来越依赖于计算重构。我们探讨了欠定反问题（Underdetermined Inverse Problems）在光学断层扫描（Optical Tomography）和计算全息术（Computational Holography）中的应用。这部分内容涵盖了基于迭代算法（如Wirtinger 梯度下降法）的相位恢复技术，旨在从测量到的强度数据中恢复完整的复振幅信息。 本书特色： 理论与工程的深度融合： 每一章节的理论推导后都紧接着实际工程案例分析，展示了数学工具如何直接指导系统优化。 强调变换域分析： 贯穿全书的核心思想是将复杂的光学问题转化为更容易处理的傅里叶（频率）域或角谱域进行分析。 面向高级应用： 内容涵盖了从经典望远镜设计到尖端自适应光学和计算成像等多个层次，适合需要深入理解底层物理机制的专业人士。 通过阅读本书，读者将能够熟练运用傅里叶分析和波传播理论，高效地设计、分析和调试复杂的成像与光束控制系统，为解决前沿光学工程挑战打下坚实的基础。

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这本书的语言风格和知识体系给我留下了深刻的印象。它不像某些经典著作那样，可能因为年代久远或者篇幅过大而显得有些晦涩难懂。相反，这本书的文字流畅而清晰，逻辑性极强，一步步引导读者进入更深层次的理解。作者在讲解复杂的概念时，非常注重循序渐进，并且似乎善于使用恰当的比喻和例子来帮助读者抓住核心要点。我特别欣赏它在论述过程中，能够巧妙地穿插不同光学应用场景的介绍，让读者在学习理论的同时，也能感受到这些理论的生命力。我感觉这本书的内容组织得非常有条理，就像是在为你构建一座知识的桥梁，每一章、每一节都在为下一部分的讲解打下坚实的基础。这种严谨而又不失活泼的叙事方式，让我觉得学习的过程充满乐趣，而不是枯燥的记忆。

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当我翻阅这本书时，我立刻被它所呈现出的那种“系统性”的思维方式所吸引。它不只是在介绍光学中的具体现象，而是试图将这些现象置于一个更大的框架下进行分析，强调了“系统”的整体性和各个组成部分之间的相互作用。这种视角非常有助于我理解光学世界的复杂性，以及如何通过分解和重构来把握问题的本质。尤其当它提到“Transforms”这个词时，我立刻联想到傅里叶变换、拉普拉斯变换等强大的数学工具，这些工具在信号处理和物理学中扮演着至关重要的角色，我非常期待看到它们在光学领域的具体应用。我希望这本书能够教会我如何用这些变换来描述和分析光学系统的行为，从而能够更深入地理解光的传播、成像以及与物质的相互作用。这种高度抽象化的理论分析，我认为是理解和创新光学技术的基础。

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这本书的装帧设计简直让人眼前一亮，硬壳封面，纸张质感也相当不错，翻阅时有一种沉甸甸的实在感，这种触感往往预示着内容的分量。封面上的标题“Systems and Transforms With Applications in Optics”简洁有力，但同时又暗示着本书内容会是偏向理论和应用的深度探索。我个人对光学领域中的系统理论和傅里叶变换等数学工具的应用非常感兴趣，而这本书的标题恰好击中了我的这一点。我一直希望能找到一本既能扎实讲解数学原理，又能清晰展示其在光学实际问题中如何应用的著作，而这本书给我的第一印象就是它可能正是如此。封面上使用的字体和排版也显得非常专业，没有那种廉价感，整体透露出一种严谨的学术氛围。虽然我还没来得及深入阅读，但仅从外观和标题来看，我已经对它充满了期待，相信它会是一本值得收藏和细细品味的书籍，无论是在个人学习还是作为研究参考，都应该具备相当的价值。

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这本书给我的感觉，就像是进入了一个全新的思考维度。它不像市面上很多教科书那样，只是简单地罗列公式和定理，而是试图构建一个更宏观的视角，将各种光学现象置于一个更广阔的“系统”框架下去审视。这种“系统”的概念，让我开始重新思考那些看似独立的物理现象之间的内在联系，以及它们如何通过特定的“变换”过程相互作用，最终呈现出我们所观察到的光学结果。我常常在学习光学知识时感到零散，缺乏一种贯穿全局的理解，而这本书的标题和整体的叙事方式，似乎正是在试图填补这一空白。我希望它能够引导我理解，那些复杂的衍射、干涉、成像等现象，背后是如何由一系列基本的数学模型和物理原理组成的，并且这些模型和原理又是如何通过“变换”这个核心概念联系起来的。这种深度的理论探索，让我对接下来的阅读充满了好奇和期待。

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拿到这本书，我第一眼就被其“Applications in Optics”这个副标题所吸引。这通常意味着作者并非仅仅停留在理论层面，而是会花费大量篇幅来探讨这些抽象的数学概念如何实际应用于光学设计、分析和解决实际工程问题。我尤其关注这本书是否会涉及一些前沿的光学技术，比如自适应光学、计算成像、或者新型光学材料的设计等，这些都是我目前在研究中非常感兴趣的方向。如果书中能够提供一些具体的案例分析，展示如何利用系统理论和各种变换来优化光学系统的性能，或者解决在实际应用中遇到的瓶颈，那将是我最大的收获。我希望它能教会我如何将书本上的知识转化为解决实际问题的工具，而不是仅仅停留在概念的理解。这种理论与实践相结合的教学方式，往往能极大地提升学习的效率和深度。

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