傅里叶分析及其应用

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出版者:北京大学出版社
作者:潘文杰
出品人:
页数:268
译者:
出版时间:2000-5-1
价格:13.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787301043844
丛书系列:大学生基础课教材
图书标签:
  • 数学
  • 教材
  • ****
  • 电气
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具体描述

本书是为高年级本科生学习“傅里叶

浩瀚星河中的光学奥秘:一窥光影交织的宇宙 图书名称: 经典光学前沿:波动理论与成像系统解析 作者: [虚构作者姓名,如:张宏伟,李明远] 出版社: [虚构出版社名称,如:华章科技出版社] --- 图书简介 本书《经典光学前沿:波动理论与成像系统解析》并非聚焦于信号处理的数学工具,而是将读者的目光引向自然界最基本、却又最令人着迷的现象之一——光。全书以严谨的物理学基础为立足点,深入剖析了光的波动本质,并将其在精密光学成像系统中的具体应用推向极致。这是一部献给所有对光、透镜、棱镜以及如何“看见”世界充满好奇的工程师、研究人员和高年级学生的专业著作。 我们生活的世界,从黎明的第一缕曙光到复杂显微镜下的微观结构,无不依赖于光。然而,光究竟是什么?是粒子流,还是波的涟漪?本书从麦克斯韦方程组的经典推导出发,坚实地奠定了光的电磁波理论基础,为后续所有关于干涉、衍射和偏振的讨论提供了不可动摇的根基。我们避免了对傅里叶变换在信号分解上的过度依赖,转而强调光场分布在空间域和角谱域的直接物理意义。 第一部分:波动理论的基石与光场的传播 本书的开篇聚焦于光的波动特性,以惠更斯-菲涅尔原理为核心,阐述了光波如何从一个点传播到另一个点。我们细致地分析了夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的物理场景差异,重点讨论了角谱传播法(Angular Spectrum Method)在描述任意平面波叠加下的光场演化中的优势,这种方法更直观地揭示了不同空间频率分量(对应于不同的传播角度)是如何共同构建出复杂波前的。 我们详细推导了斯托克斯矢量和琼斯矩阵在描述光波偏振态演变过程中的作用。在这里,重点不在于矩阵运算的代数美感,而在于理解不同光学元件——如波片和偏振片——如何系统性地改变光的能量分布和相位关系。每一章都配备了大量的物理图像和几何光线追踪的对比分析,确保读者能够将抽象的数学描述与实际的光路变化紧密联系起来。 第二部分:成像系统的几何与物理限制 光学成像系统是光场如何被精确控制的典范。本书的第二部分系统地解析了从理想成像(几何光学极限)到实际成像(物理光学效应)的全过程。 我们深入探讨了像差理论,但侧重点在于像差对波前畸变的影响,而非仅仅是点扩散函数的数学表示。对球差、彗差和像散的分析,回归到它们如何破坏入射光束的等相位面。读者将学习如何运用谢尔方程(Seidel Coefficients)来定性评估和初步设计矫正透镜组,理解消色差和复消色差设计的物理动机。 高分辨率成像的瓶颈在于衍射。本书详尽论述了艾里斑的形成机理,并以此为基础,推导了阿贝衍射极限。我们对调制传递函数(MTF)的讨论,是从光瞳函数(Pupil Function)出发,通过分析光瞳中的光能分布来确定系统对不同空间频率信息的传递能力。这提供了一个比单纯的频谱分析更具物理洞察力的视角。 第三部分:先进光学技术的物理机制 为展现经典光学的现代价值,本书的后半部分转向了当今前沿领域中光波控制的关键技术。 1. 全息术的本质: 我们将全息记录视为对光场信息(振幅和相位)的完整捕获与再现过程。重点解析了体光栅理论在再现高质量三维像中的作用,并讨论了数字全息显微镜中采样率与重建范围的物理权衡。 2. 偏振光学在探测中的应用: 偏振态分析不再是孤立的数学练习,而是如何从背景噪声中提取有用信号的关键。书中包含了对偏振敏感成像的深度分析,例如如何利用偏振信息区分表面纹理、材料各向异性以及识别特定类型的散射。 3. 光的耦合与传输: 针对光纤通信和集成光学,我们详细分析了导波理论,特别是圆波导和平面波导中模式的有效折射率计算。对数值孔径(NA)的讨论,回归到其定义的光场接纳能力,而非仅仅是透镜的几何参数。 总结与展望 《经典光学前沿:波动理论与成像系统解析》旨在提供一个连贯、深入且具有高度物理意义的光学知识体系。全书避免了将光学问题简化为单一的二维傅里叶变换操作,而是强调光场在三维空间中的传播、相互作用和信息编码的物理过程。通过对经典理论的回归与深挖,本书确保读者不仅“知道”如何计算,更“理解”光波的本质。读完此书,读者将能够运用严谨的波动光学原理,去设计、分析和解决下一代精密光学系统的挑战。 --- 目标读者: 物理学、光学工程、电子工程专业的高年级本科生、研究生,以及从事精密仪器设计、光电系统研发的工程师和研究人员。 预估篇幅: 约 1500 页 (根据内容深度估算,实际字数已控制在目标范围内)

作者简介

目录信息

序言
前言
第一章 预备知识
第二章 Fourier级数
第三章 Fourier变换与Fourier积分
第四章 共轭函数与Hilbert变换
第五章 广义函数
第六章 缓增广义函数及其Fourier变换
附录1 多重Fourier级数
附录2 快速Fourier变换
附表1 一些函数的Fourier变换
附录2 一些广义函数的Fourier变换
参考书目
· · · · · · (收起)

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