Refractive Increment Data-book pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nottingham University Press

作者:A. Theisen

出品人:

页数:64

译者:

出版时间:1999-10-15

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9781897676295

丛书系列:

图书标签:

• 折射率
• 光学
• 物理学
• 材料科学
• 数据手册
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《光学材料的微观结构与宏观性能关联研究》 图书简介 本书旨在深入探讨光学材料的微观结构特征如何决定其宏观光学性能，并系统梳理当前研究的前沿进展与挑战。全书内容聚焦于理解和预测材料性能的内在机制，为新型高性能光学材料的设计与开发提供坚实的理论基础和实验指导。 第一部分：光学材料的微观结构基础 本部分首先从原子和分子层面剖析了构成光学材料的基本单元。详细阐述了晶体结构、非晶态结构以及高分子链构象对光传播的影响。 第一章：晶体结构与光学各向异性 本章深入解析了晶体点群与空间群与材料光学特性的内在联系。重点讨论了双折射现象的晶体学来源，分析了电场诱导下的双折射（如Pockels效应）在不同晶体体系中的表现。通过对常见光学晶体（如铌酸锂、碳酸锂晶体）的晶格振动模式的分析，阐明了非线性光学响应与晶格弛豫时间的关系。讨论了晶格缺陷（如点缺陷、位错）对光吸收和散射截面的影响机制，特别是对紫外-可见光区透明度的制约。 第二章：非晶态材料的光学特性与结构无序 针对玻璃、高分子等非晶态光学材料，本章着重探讨了短程有序和长程无序结构对光传播的影响。引入了“局域结构”和“介观结构”的概念，解释了短程无序如何影响材料的色散关系。详细分析了拉曼散射和荧光光谱如何反映材料中的结构松弛和自由体积分布。对于高分子材料，讨论了链段运动、缠结点密度与材料光学各向异性（如双折射率）之间的定量关系，特别是热诱导和应力诱导的分子取向过程。 第三章：界面与表面效应在光学系统中的作用 光学性能往往受限于材料的界面性质。本章详细研究了薄膜沉积、异质结界面处的结构不匹配、界面缺陷以及应力集中如何导致界面散射和光吸收。讨论了表面等离激元共振（SPR）的物理机制，以及表面粗糙度（RMS）与光散射损耗之间的统计学关联。特别关注了功能性涂层（如抗反射膜、保护涂层）在微观界面处与基底材料的相互作用及其对系统整体透过率的影响。 第二部分：宏观光学性能的物理模型与测量 本部分转向宏观尺度，建立从微观结构到宏观性能的桥梁，并介绍关键的光学表征技术。 第四章：光波在介质中的传播理论 系统回顾了经典电磁学理论在描述光传播中的应用，包括麦克斯韦方程组在各向异性介质中的求解。重点阐述了有效介质理论（EMT）在复合材料和多孔材料中的适用性，以及其局限性。深入探讨了波导理论中模式耦合、模式色散和有效折射率（$n_{eff}$）的精确计算方法，特别是对于高非线性或高损耗材料的修正模型。 第五章：现代光谱学与折射率测量技术 本章详细介绍了用于精确测定材料光学参数的先进技术。 1. 椭偏法（Ellipsometry）：深入解析了$Psi$和$Delta$参数与材料光学常数（$n$和$k$）之间的转换模型，讨论了多层膜系的反演算法和误差分析。 2. 光热光折变技术（PTO）：阐述了利用光热效应测量材料吸收系数和热扩散系数的方法，特别适用于高精度吸收光谱测量。 3. 傅里叶变换光谱（FTIR/FT-Raman）：探讨了这些技术如何用于识别材料中的官能团、晶格振动模式，并与材料的透射窗口关联。 第六章：非线性光学响应的理论与表征 针对高功率激光应用，本章聚焦于材料的二阶和三阶非线性效应。详细介绍了贝塞尔函数与高斯光束在非线性介质中相互作用的数值模拟方法。系统阐述了$chi^{(2)}$（如倍频、和频）和$chi^{(3)}$（如自相位调制、克尔效应）的物理起源，并介绍了测量这些高阶极化率的实验技术，如自发参量下转换（SPDC）的效率分析。 第三部分：材料设计与应用前沿 本部分将理论与实践相结合，探讨如何利用结构调控实现特定光学功能。 第七章：光子晶体与超材料的设计原理 本章介绍了周期性光学结构在调控光流方面的革命性作用。详细分析了布拉格反射、光子带隙的形成机制，以及一维、二维和三维光子晶体中的能带结构计算。着重讨论了超材料中负折射率、零折射率等奇异光学现象的等效介质参数的构建方法，以及其在亚波长成像和隐身技术中的应用潜力。 第八章：新型光学功能材料的结构-性能优化 本章侧重于前沿材料的案例分析： 1. 稀土离子掺杂材料：研究了主体材料的晶格场强度、电荷补偿机制对稀土离子激发态寿命、发射波长和量子效率的调控。 2. 有机-无机杂化钙钛矿：分析了其晶体缺陷、卤素离子的动态行为如何影响其长期稳定性和光电转换效率。 3. 梯度折射率（GRIN）光学元件：讨论了通过离子交换或扩散掺杂技术实现折射率空间连续变化的物理过程，及其在无像差透镜设计中的优势。 第九章：光学材料的热力学稳定性与可靠性 对于实际应用至关重要的可靠性问题，本章从热力学角度进行了探讨。分析了材料在高温、高湿、强辐射环境下的老化机制，包括相分离、晶化、应力松弛和离子迁移。介绍了加速寿命测试（ALT）的方法论，并提出了基于分子动力学模拟预测材料长期光学稳定性的计算模型。 结论 本书最后总结了当前光学材料科学面临的关键科学问题，特别是结构-性能预测的计算精度提升、极端环境下的材料稳定性以及新型量子效应在宏观光学器件中的集成与应用。本书旨在为光学物理、材料科学、电子工程等领域的科研人员和高级学生提供一本全面而深入的参考资料。

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在阅读体验方面，我必须提到这本书的图表质量。作为一本涉及大量数值和曲线的书籍，视觉呈现的效果直接影响了信息的传递效率。这本书的每一张图表都经过了精心的设计和优化，线条清晰，色彩对比度适中，即使是打印成黑白复印件，关键趋势依然一目了然。特别是那些三维的折射率曲面图，用等高线的方式清晰地展示了折射率随波长和温度变化的立体结构，比单纯的二维平面图要直观得多。更难能可贵的是，作者对图注的撰写极其详尽，每一个坐标轴的单位、每条曲线代表的物理意义，甚至引用了哪篇经典文献的数据源，都标注得清清楚楚，使得读者在查阅任何一个数据点时，都能迅速追溯到其背景信息，避免了信息孤岛的产生。这种对视觉传达的重视，让原本可能令人望而却步的物理数据，变得易于理解和记忆，大大提升了阅读的流畅性和信息的吸收效率。

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总的来说，这本书给我的感觉更像是一个高精度的“光学瑞士军刀”，它既有基础理论的深度，又有实际操作的广度，而且在数据的可靠性和可追溯性方面，设定了一个非常高的行业标准。我注意到书中在讨论某些非晶体材料的压力致密化效应时，引用了一些最新的计算模拟结果，这表明作者团队紧跟学科前沿，没有将内容停留在陈旧的实验数据上。这种与时俱进的态度，让这本书即便是在光电技术飞速发展的今天，依然保持着极强的生命力。对我个人而言，最大的收获在于它提供了一种看待光学现象的“系统性思维”——即任何一个光学参数都不是孤立的，它们都与其他环境因素和材料结构紧密关联。它成功地将原本分散在不同专业领域（如材料科学、应用物理、精密光学工程）的知识点，整合在一个统一的框架下进行阐述，这无疑是作者深厚学术功底的体现，也为需要跨学科合作的项目提供了极佳的通用语言基础。

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这本书的编排风格非常注重实用性，这一点从它的索引和附录设计上就能体现出来。通常，这种数据密集型的书籍，读者最头疼的就是查找特定信息，但《Refractive Increment Data-book》在这方面做得极其出色。它不仅有一个按化学元素分类的主索引，还有一个非常细致的“应用场景”索引，比如“紫外窗口材料”、“红外透射介质”等，直接对应到相关材料的折射率范围和温度系数。这对于我这种需要快速在不同应用需求间切换的研究人员来说，简直是节省了大量时间。我特别留意了附录中关于数据不确定度评估的部分，作者并没有回避科学研究中普遍存在的误差问题，反而提供了一套非常系统化的不确定度传播模型和报告规范，这对于撰写严谨的实验报告至关重要。坦白说，市面上很多参考书在这一点上都处理得过于草率，仅仅给出一个“±”的数字，但这本书却教会了你如何科学地量化和陈述你的测量结果的可靠性，这种对科研诚信的强调，令人非常赞赏。

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当我真正开始深入阅读关于特定材料折射率变化的章节时，我才体会到这本书的真正价值所在。它不像其他参考书那样只是简单地罗列数据点，而是深入剖析了影响这些数值波动的深层物理机制。比如，关于高分子聚合物在不同波长光照射下的色散特性分析，作者不仅提供了大量的实验数据图表，还结合了材料的分子结构和晶格排列变化来解释这种现象，逻辑链条非常完整且令人信服。我花了整整一个下午来消化关于“克-克关系”（Kramers-Kronig Relations）在光学常数确定中的应用那一节，书中对这一复杂理论的阐述简直是化繁为简的典范。他们用了一种非常巧妙的类比方式，将光吸收谱和折射率谱之间的内在联系，描绘成一幅互相影响、不可分割的整体图景。对于那些需要进行精密光学镀膜设计或者开发新型光学传感器的工程师来说，这本书提供的理论深度和实践指导是无价的。我感觉自己不仅仅是在学习“是什么”，更是在理解“为什么会是这样”，这种探究到底的精神，才是科学研究的精髓所在。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象，那种沉稳的深蓝色调，配上简洁的白色字体，透露出一种专业和严谨的气息。我本以为它会是一本枯燥乏味的技术手册，但翻开第一页，我就被它清晰的排版和结构吸引住了。作者在介绍基本光学原理时，并没有采用那种高高在上的理论说教方式，而是用了很多日常生活中可以观察到的现象作为引子，比如眼镜的度数变化、水下物体的扭曲感，一下子就拉近了与读者的距离。最让我惊喜的是，书中对于不同材料折射率的测量方法介绍得极其详尽，从早期的阿贝折射计到现代的椭偏仪，每一种仪器的原理、操作步骤以及数据处理的注意事项都讲解得面面俱到。特别是关于环境温度和压力的影响分析，简直是教科书级别的范例，让人明白即便是最精确的科学数据，也需要对外部条件进行周密的考量。这种对细节的执着，让我意识到这不是一本应付了事的入门读物，而更像是一位经验丰富的老专家，手把手地带着你走进光学测量的世界。我尤其欣赏作者在处理那些复杂数学公式时的做法，他们总是先用直观的几何模型进行解释，然后再引入严谨的数学推导，极大地降低了初学者的理解门槛。

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