计量光学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国计量出版社

作者:李小亭

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2003-10

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787502617899

丛书系列:

图书标签:

• 光学
• 计量学
• 精密测量
• 光学仪器
• 光度学
• 干涉学
• 衍射学
• 偏振学
• 激光
• 传感器

经典光学原理与应用：深度解析光的本质与工程实践 本书深入探讨了经典光学的基本理论框架，从波动光学的基础出发，系统梳理了光在传播、干涉、衍射、偏振等核心现象中的物理机制，并结合现代工程技术，展示了光学在信息、传感、制造等多个前沿领域的实际应用。本书旨在为物理学、光学工程、电子信息等相关专业的学生、研究人员及工程师提供一份全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 --- 第一部分：光的波动本质与基础理论 本部分聚焦于将光视为电磁波的理论基础，为理解后续的复杂光学现象奠定坚实基础。 第一章：电磁场理论与光波方程 本章从麦克斯韦方程组出发，详细推导了均匀、各向同性介质中的光波方程。我们着重分析了平面波的性质，包括其传播方向、相位关系以及电场、磁场与传播方向之间的相互垂直关系，明确了光的电磁本质。内容涵盖了光波的角频率、波数与波长之间的精确关系，以及在真空和介质中传播速度的差异。 第二章：光的偏振现象 偏振是光波动性的核心体现之一。本章系统地介绍了偏振光的定义、描述方法，包括自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的产生、分析与判据。重点探讨了斯托克斯参量和琼斯矩阵在偏振态定量描述中的应用。随后，深入分析了自然界中产生偏振的机制，如反射、散射和双折射现象。 第三章：双折射与晶体光学 晶体因其非对称结构而展现出独特的光学特性——双折射。本章详细阐述了单轴晶体和双轴晶体中的光线传播，介绍了光线在晶体中的折射规律（菲涅耳椭球）。核心内容包括波片（半波片与四分之一波片）的工作原理、相位延迟的计算，以及它们在控制光波偏振态中的工程应用。 --- 第二部分：光的干涉与衍射——波动光学核心 本部分是经典光学理论的核心，阐述了光波叠加的规律及其带来的宏观现象。 第四章：几何光学回顾与成像基础 尽管本书侧重波动光学，但对几何光学的关键概念仍进行回顾与深化，以衔接宏观成像问题。本章涵盖了费马原理、光线追迹、透镜成像的基本公式（高斯公式、牛顿公式），以及像差理论的初步介绍，特别是球差和彗差对成像质量的影响。 第五章：光的干涉原理与应用 本章详细解析了光的相干性概念，区分了时间相干性和空间相干性。随后，系统地研究了利用分振幅（如薄膜干涉、迈克尔逊干涉仪）和分波阵面（如杨氏双缝干涉）产生干涉的原理。对多光束干涉（如法布里-珀罗干涉仪）的原理、光谱分辨率和衬比度进行了深入分析，并讨论了干涉在计量学中的重要地位。 第六章：光的衍射理论 衍射是光波绕过障碍物或孔径边缘时发生的现象。本章从惠更斯-菲涅耳原理出发，推导了夫琅禾费衍射（远场衍射）和菲涅耳衍射（近场衍射）的数学模型。重点分析了单缝、圆孔、光栅的衍射图样，特别是衍射光栅作为光谱元件的分光本领和色散率的计算。本章还探讨了衍射极限在光学成像分辨率中的根本限制。 --- 第三部分：光学元件与系统设计 本部分将理论知识应用于实际光学系统的构建与分析。 第七章：衍射光学元件与全息术 本章介绍了基于衍射原理设计的新型光学元件。详细阐述了菲涅耳波带片的工作机制及其与传统透镜的对比。核心内容在于全息图的记录、再现原理，包括透射型和反射型全息图的形成过程，以及全息存储和三维成像的潜力。 第八章：光学系统中的像差理论 本章深入探讨了限制光学系统性能的主要缺陷——像差。系统分析了五大初级像差（球差、彗差、像散、场曲、畸变）的产生机理，并通过数学工具描述了它们对点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）的影响。同时，介绍了消除或校正像差的基本设计方法，如使用非球面镜面和复合成像系统。 第九章：调制传递函数（MTF）与光学系统评估 本章引入了现代光学系统性能评估的标准工具——调制传递函数。详细讲解了MTF与傅里叶光学、点扩散函数的内在联系，并阐述了如何通过MTF曲线评估系统的空间频率响应能力。这为系统的优化设计和质量控制提供了量化的物理依据。 --- 第四部分：先进光学现象与应用拓展 本部分涵盖了现代光学中一些前沿且具有重要工程价值的现象。 第十章：光的散射理论 本章聚焦于光与物质的相互作用，特别是散射现象。详细分析了瑞利散射（解释天空呈蓝色的原因）和米氏散射的物理模型。特别讨论了非线性光学效应的萌芽，包括光在强场作用下材料折射率的变化，为后续的高强度激光应用打下基础。 第十一章：傅里叶光学与信息处理 本章将傅里叶变换引入光学系统，揭示了透镜系统的傅里叶变换性质。深入分析了傅里叶平面（焦点）在滤波操作中的关键作用，如空间滤波、相干成像系统的对比度增强和图像恢复技术。 第十二章：激光原理与基础应用概述 本章简要介绍激光器（受激辐射）的工作原理，包括粒子数反转、受激发射与受激吸收的平衡。着重讨论了激光的优良特性（单色性、方向性、相干性）如何使其成为现代计量、通信和精密加工中不可或缺的工具。 --- 总结而言，本书结构严谨，从电磁场基础到波动现象，再到系统设计与现代应用，构建了一个完整而深入的经典光学知识体系。书中配有大量图示和详细的数学推导，旨在培养读者运用严谨的物理思维分析和解决复杂光学问题的能力。

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这本书的装帧设计简直是艺术品。封面采用了一种低饱和度的墨绿色，纹理细腻，仿佛能触摸到历史的厚重感。书脊的字体是那种复古的衬线体，烫金工艺虽然低调，但在一侧光线下闪烁着低调的光芒，透露出一种内敛的权威感。内页纸张的选择也颇为考究，不是那种刺眼的亮白，而是略带米黄色的道林纸，触感温润，即便是长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。排版上，作者显然花了不少心思，行距、字距都调整得恰到好处，文字在版面上疏密有致，阅读起来非常舒适流畅。特别是那些复杂的公式和图表，排布得井井有条，黑白分明，即便是初次接触这些复杂概念的读者，也能从中感受到一种逻辑上的清晰和美感。这种对实体书细节的极致追求，让持有它成为一种享受，远非那些冷冰冰的电子文档可比。每一次翻页，都能感受到纸张与指尖摩擦的沙沙声，这在如今这个充斥着屏幕的时代，显得尤为珍贵。这本书不仅仅是知识的载体，更是一件值得收藏的工艺品。

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我对这本书的数学严谨性非常满意，尤其是对非线性光学部分的处理，简直是教科书级别的典范。许多同类书籍在处理高阶项和微扰理论时往往草草带过，只给出结果，让读者感觉像是被“告知”而不是“理解”。然而，这本书却花了大量的篇幅，详细推导了从麦克斯韦方程组到特定材料响应函数的每一步。作者毫不吝啬篇幅去展示那些繁琐的矩阵运算和张量分析，但其推导过程逻辑链条完整，每一步的物理意义都被清晰地标注出来，让人不得不佩服其学术功底的深厚。更难能可贵的是，它不仅展示了理论的“怎么做”，更深入探讨了“为什么这样做”——例如，对角化处理的物理背景和由此带来的数值优化的权衡分析，这种深层次的剖析，对于希望将理论应用于实际精密仪器设计的人来说，价值无可估量。它不是一本让你快速入门的速查手册，而是一本需要你沉下心来，与作者一同探索真理的探险指南。

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这本书的翻译质量，老实说，是我近年来读到过的技术译著中的佼佼者。我尤其注意到那些专业术语的统一性和准确性。在涉及像“相位匹配”、“倍频”、“自聚焦”这类多义性较高的概念时，译者展现出了极高的专业素养，选择了最符合国内学术界主流习惯且最能体现物理原意的中文表达，避免了那种生硬的、直译过来的佶屈聱牙的语句。语言风格上，它保持了原著的学术气息，但又不失流畅性，读起来完全没有“在阅读翻译作品”的割裂感，仿佛作者本人就是用中文来撰写一般。很多句子结构精妙，既准确传达了英文原文的复杂含义，又符合中文的表达习惯，这种高水平的文字驾驭能力，极大地提升了阅读效率，避免了反复回溯原文去揣摩原意的窘境。这体现了译者对光科学的深刻理解，而不仅仅是语言的搬运工。

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这本书的内容组织结构，简直是为我这种对基础理论有深度渴求的工程师量身定制的。开篇并没有急于抛出那些令人望而生畏的高深公式，而是从光学的基本假设和历史演进娓娓道来。作者似乎深谙“循序渐进”的教学精髓，每一个新概念的引入都伴随着清晰的物理图像和直观的类比。比如，在讲解衍射理论时，他没有直接堆砌傅里叶变换，而是先用惠更斯-菲涅耳原理搭建了一个直观的几何模型，然后才平稳地过渡到更抽象的数学描述。这种处理方式极大地降低了初学者的心理门槛，使得原本晦涩的波动光学原理变得触手可及。此外，书中穿插的那些历史典故和著名实验的复述，更是锦上添花，它们不仅丰富了阅读体验，更重要的是，帮助读者理解了这些理论是如何在历史的检验中逐渐完善和确立的，让知识不再是孤立的符号，而是有生命力的思想结晶。

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这本书中的案例分析和应用实例，展现了作者广阔的视野和将理论付诸实践的决心。它没有停留在纯粹的理论构建上，而是巧妙地将章节末尾的习题设计成了对前述理论的深度检验。这些习题的难度设置非常有层次，从基础的计算巩固，到复杂的系统设计，甚至涉及到了目前研究前沿的一些开放性问题。例如，在介绍光纤通信中的色散补偿时，书中所给出的仿真参数和边界条件几乎可以被直接移植到现代光学软件中进行验证。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的良性循环，极大地增强了本书的实用价值。对于研究生而言，这本书提供的不仅仅是知识点，更是一种解决实际工程问题的思维框架和工具箱，让你在面对实际的科研或工业挑战时，能够从容不迫地构建出正确的物理模型。它的价值，远超出了一个普通的教材范畴。

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