The Theory of the Moire Phenomenon pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Amidror

出品人:

页数:551

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价格:1073.00

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isbn号码:9781848821804

丛书系列:

图书标签:

• Moire patterns
• Interference
• Optics
• Mathematics
• Physics
• Visual perception
• Geometry
• Pattern formation
• Holography
• Diffraction

《光影的交织：波动光学基础与应用》 内容简介 本书旨在系统而深入地阐述波动光学的基本原理及其在现代科学技术中的广泛应用。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在理论深度和工程实用性之间取得完美的平衡，适合作为高等院校物理学、光电子学、材料科学等专业本科高年级学生及研究生的教材或参考书，同时也为从事光学工程、精密测量、信息存储等领域的研究人员提供坚实的理论基础和前沿的技术洞察。 本书共分为七大部分，涵盖了从光的本质认识到尖端光学器件设计的全过程。 第一部分：光的波动本质与电磁场理论基础 本部分首先回顾了经典电磁场理论，特别是麦克斯韦方程组在各向异性、非均匀介质中的推广形式，为后续的波动分析奠定坚实的数学和物理基础。我们深入探讨了光的电磁波性质，详细阐述了平面波、球面波的数学表示法，以及坡印廷矢量在描述光能流中的核心作用。特别地，本章细致分析了光在不同边界条件下的反射、折射定律，并引入了菲涅耳公式，用以量化不同偏振态光束在界面上的能量分配，为理解更复杂的干涉和衍射现象打下基础。 第二部分：光的干涉：叠加原理的精确体现 干涉是波动光学的核心现象之一。本部分从相干性概念入手，区分了时间相干性和空间相干性，并引入了光场复振幅和光谱密度函数来定量描述相干性。我们详细分析了杨氏双缝干涉的经典理论，并将其推广到多缝干涉和夫琅禾费衍射的理论框架下。随后，本书重点讨论了薄膜干涉，从牛顿环、等厚干涉的实验现象出发，推导了反射和透射光场叠加的条件，并详细论述了增反射膜（AR）和高反射膜（HR）的设计原则，这对于光学元件的镀膜技术至关重要。此外，傅里叶光学的基础——利用傅里叶变换描述干涉图样的形成过程——也得到了充分的阐述。 第三部分：光的衍射：光波的绕射极限与成像理论 衍射现象是光波绕过障碍物或孔径边缘时传播方向发生偏离的现象，是理解分辨率和成像质量的关键。本部分从惠更斯-菲涅耳原理出发，推导了夫琅禾费衍射（远场）和菲涅耳衍射（近场）的数学模型。我们对圆孔、矩形孔、特定栅栏结构的衍射规律进行了详尽的计算和图示分析。随后，本书将焦点转向光学成像系统。利用角谱法和傅里叶变换的特性，我们建立了系统的传递函数（OTF/MTF）概念，精确量化了系统对不同空间频率信息的传输能力，并讨论了像差对衍射极限的影响。 第四部分：偏振光的理论与应用 偏振是光的横波性质的直接体现。本部分系统地介绍了描述偏振态的琼斯矢量和穆勒矩阵。我们深入分析了自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的数学表征，并阐述了起偏器、检偏器、四分之一波片和半波片的工作原理。重点章节专门探讨了线性和非线性晶体中的双折射现象，分析了光的双折射分离机制及其在偏振分束器（如Wollaston棱镜）中的应用。此外，书末还涵盖了偏振态的测量技术，如偏振计的设计与校准。 第五部分：光的散射：微观相互作用的宏观体现 散射现象是光与物质相互作用的重要形式。本部分从基本理论出发，分析了米氏散射、瑞利散射的适用条件和散射截面。对于更复杂的介质，我们引入了朗之万方程和爱丁顿散射系数，以描述光在湍流或悬浮粒子介质中的传播特性。特别是，本书详述了布里渊散射和拉曼散射的量子力学起源，及其在材料成分分析和光纤传感中的重要应用。对布拉格散射和X射线衍射的初步讨论，也为理解晶体结构分析提供了光学的视角。 第六部分：光的传播与介质特性：从均匀到非均匀 本部分专注于光束在介质中传播的动力学特性。首先，我们详细分析了光在折射率随空间变化的介质中的传播，如梯度折射率（GRIN）透镜和光纤波导。针对光纤，本书推导了模式理论，区分了单模与多模光纤的特性，并分析了色散（包括材料色散和波导色散）对超快脉冲传输的限制。随后，我们讨论了激光束的特性，如高斯光束的束腰、瑞利长度和束散度，这些是设计自由空间光通信和激光加工系统的关键参数。 第七部分：现代光学技术的交叉应用 在理论基础之上，本部分探讨了当代光学技术的前沿应用。内容包括：全息术的基本原理（记录与再现），特别是数字全息技术在三维成像中的发展；光栅结构的设计与应用，从色散原理到光子晶体结构对光传播的禁带效应；以及非线性光学现象的初步介绍，如频率倍增效应，为理解更高级的光与物质相互作用打下基础。最后，本书还简要介绍了光学相控阵（OPA）在波束控制中的原理，展望了其在光通信和传感领域的前景。 本书的特点在于其详尽的数学推导、丰富的插图和紧密结合的工程案例，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何计算”和“如何应用”。每一章节后附有精心设计的习题，旨在巩固和深化对所学知识的理解。

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