A教材动态全解2007

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出版者:东北师大
作者:宋德明
出品人:
页数:316
译者:
出版时间:2007-10
价格:18.80元
装帧:
isbn号码:9787560237565
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

探寻知识的边界:一部关于现代光学与量子力学的综合论述 书名:《光影迷踪:从经典波动到量子纠缠的轨迹》 作者: 张文远、李静娴 出版社: 时代前沿科技出版社 出版年份: 2024年 --- 内容简介: 《光影迷踪:从经典波动到量子纠缠的轨迹》是一部深入浅出、内容前沿的物理学专著,旨在为高等院校物理系本科高年级学生、研究生,以及对现代物理学有浓厚兴趣的专业人士,提供一套系统而深刻的理论框架,用以理解光与物质相互作用的基本规律。本书的核心聚焦于非线性光学、光量子信息科学以及前沿量子光学实验技术,力求在传统光学理论的基础上,拓展读者对微观世界复杂现象的认知边界。 本书的结构设计遵循了从宏观到微观、从已知到前沿的逻辑递进路线,共分为十章,每一章都紧密围绕核心主题进行深入剖析。 第一部分:经典光学理论的再审视与拓展(第1章至第3章) 本部分旨在为读者打下坚实的基础,但视角不再停留于传统的几何光学和简单的线性波动理论。 第1章:电磁场理论的现代表述与边界条件 本章首先回顾了麦克斯韦方程组在各向异性介质、非均匀介质中的严格解法,重点讨论了在复杂光电器件(如超材料、光子晶体)界面处的电磁场边界条件。引入了“有效介电常数”和“本征模”的概念,为后续的非线性分析做铺垫。内容详述了傅里叶光学在三维成像系统中的应用,特别是对光场传播中相位信息的精确恢复方法。 第2章:光在物质中的传播:晶体光学与双折射的深入分析 聚焦于晶体中的光传播现象。详细分析了双折射的物理机制,包括寻常光束和非常光束的波面板和射线面,并引入了张量分析来描述介质的电光效应和磁光效应(如Pockels效应和Kerr效应)。本章还包含了对光子晶体能带结构计算的初步介绍,阐述了光带隙的形成原理及其在光限幅器件中的潜在应用。 第3章:光束传播与衍射极限:从阿贝理论到部分相干光 本章超越了理想高斯光的范畴,深入研究了真实光束的传播特性。详细讨论了部分相干光场的定义、测量方法(如互相关函数)及其在成像系统中的影响。此外,对衍射极限进行了严格的数学推导,并引入了“有效衍射角”的概念,讨论了如何通过相位屏和自适应光学技术在非理想介质中保持光束的相干性。 第二部分:非线性光学:光与物质相互作用的非线性效应(第4章至第6章) 这是本书的核心部分之一,全面系统地阐述了高强度光场下物质响应的非线性特性。 第4章:二阶非线性光学:频率转换的机制与应用 详细分析了二阶极化率$chi^{(2)}$的物理起源,重点讲解了倍频 (SHG)、和频生成 (SFG) 和参量放大 (OPA) 的理论基础。本章特别强调了相位匹配的优化技术,包括准相位匹配(QPM)在周期性极化材料中的实现,并结合实际案例分析了超快激光系统中频率转换的效率瓶颈与突破口。 第5章:三阶非线性光学:自聚焦与超快现象 探讨了更高阶非线性效应,特别是与折射率变化相关的克尔效应 (Kerr Effect)。深入分析了光在介质中传播时产生的自聚焦、自散焦现象,并详细阐述了如何利用这些效应进行光孤子(Soliton)的产生和稳定传输。在时间域,本章对超快光谱展宽(如自相位调制 SPM)的物理过程进行了详细的傅里叶分析。 第6章:高次谐波产生与阿秒物理学导论 作为非线性光学的尖端领域,本章介绍了在高强度激光驱动下,原子和分子产生高次谐波(HHG)的物理图像,包括“产生-再散发”模型。初步介绍了如何利用这些谐波产生具有极短脉冲宽度的阿秒光脉冲,及其在实时观测电子动力学中的应用潜力。 第三部分:量子光学与光信息科学前沿(第7章至第10章) 本部分将视角聚焦于光的量子特性及其在信息处理中的应用,内容涉及现代物理学的最活跃领域。 第7章:光的量子描述:光子、量子态与相干性 本章从量子力学的角度重构光的描述。详细介绍了光场量子化的概念,量子谐振子、光子态的 Fock态和相干态(Coherent State)。重点区分了经典相干光与量子相干光之间的本质区别,并介绍了光子的二阶和高阶关联函数在判断光子统计特性(如光子挤压态)中的作用。 第8章:量子隐形传态与纠缠光子源 详细讲解了量子纠缠的数学描述(如贝尔态)和物理意义。重点介绍了基于自发参量下转换 (SPDC) 和自发四波混频 (SFWM) 的纠缠光子对的制备技术。对量子隐形传态(Quantum Teleportation)的协议进行了严谨的步骤分解和理论验证,强调了纠缠在信息传输中的核心地位。 第9章:量子测量与量子噪声限制 探讨了测量过程对量子系统的影响。引入了海森堡不确定性原理在光场测量中的体现,即标准量子极限(SQL)。详细分析了压缩态光(Squeezed Light)的制备及其在引力波探测器(如LIGO)中用于突破标准量子极限的实际应用,这是光与精密测量结合的典范。 第10章:前沿进展:光与物质的强耦合与量子模拟 本章展望了当前研究热点。讨论了光子与量子比特(如超导电路、半导体量子点)的强耦合现象,包括室温下的光量子比特实现的可能性。最后,介绍了利用光场模拟复杂量子多体系统的“量子模拟器”的概念,展示了光在解决经典计算难题方面的巨大潜力。 --- 目标读者与本书特色: 本书的语言严谨又不失清晰,大量采用矢量微积分、张量分析和群论工具,但每一复杂概念的引入都伴随着详细的物理图像阐释。本书的突出特点在于: 1. 前沿性强: 紧密跟踪近十年非线性光学和量子信息领域的最新突破,如高次谐波、光孤子稳定传输和量子纠缠的实用化进展。 2. 数学严谨性高: 理论推导详尽,适合需要深入理解物理原理的科研人员。 3. 实验导向: 许多章节不仅阐述了理论,还描述了关键实验装置的原理和布局(如超快激光系统的泵浦源、SPDC晶体的选择等)。 《光影迷踪》 不仅仅是一本教科书,它更像是一张地图,引导读者穿越经典物理的海岸线,驶向现代物理学的未知海域,揭示光子在构建未来信息技术中的核心角色。阅读本书,将有助于读者建立一个完整、现代且富有洞察力的光科学知识体系。

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关于《A教材动态全解2007》的“动态”属性,我最感兴趣的是它如何处理那些在出版当年尚未完全成熟,但在后续几年内才得以完善的理论工具。我注意到,在涉及特定计算模型的部分,它提供了一个“历史视角下的局限性”的专题讨论。这本书并没有武断地下结论说某个模型是“错的”,而是客观地描述了在2007年这个时间点上,基于当时可用的数据和计算能力,该模型是如何被构建和应用的。随后,它巧妙地引入了后续研究对该模型在处理非线性、高维度问题时的不足之处所做的修正和替代方案的简介。这种处理方式体现了一种极高的学术尊重,它承认了历史研究的价值,同时也引导读者展望未来。这对于我们这些需要站在历史肩膀上进行创新的学习者来说,至关重要。它培养的不是僵硬的教条主义,而是一种批判性继承和向前看的思维习惯,让我们明白,任何理论工具都有其适用的边界和历史局限性,而真正的学习,是在不断超越这些边界的过程中实现的。这本书的价值,远超出一本简单的习题解析手册。

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我得说,这本书的装帧和排版设计也颇具匠心,与市面上那些为了节省成本而采用的低劣纸张和模糊印刷的解析本完全不是一个档次。这本《A教材动态全解2007》的印刷质量非常出色,字体清晰锐利,即便是处理那些复杂的希腊字母和数学符号时,也丝毫没有出现墨迹渗透或边缘模糊的情况。更值得称赞的是它对图表的处理。在讲解涉及空间关系或流程逻辑的部分时,图示的清晰度和色彩的区分度都达到了专业级的水准。我个人对那些需要大量视觉辅助理解的抽象概念特别敏感,以往很多参考书的插图模糊不清,或者用色过于单调,导致理解难度倍增。但这本书中的配图,无论是流程图、结构示意图还是数据分布图,都经过精心优化,色彩层次分明,关键信息点的标注精准到位。长时间阅读下来,眼睛的疲劳感也明显减轻了许多。良好的物理载体体验,是保证学习过程持续性的重要因素,而这本书无疑在这方面投入了大量的精力,让学习过程本身也成为了一种愉悦的体验,而不是一场视觉上的折磨。

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这本《A教材动态全解2007》真是让我眼前一亮,尤其是在寻找那些深入剖析基础概念的资料时。我清晰地记得,当初选择这本书,就是看中了它宣称的“动态全解”这一特性。市面上的很多教材解析,内容往往是静止的,只是对课本知识点的简单复述和习题答案的罗列,读起来枯燥乏味,学完了一遍就好像知识点也跟着沉淀了,难以在实际应用中灵活调动。然而,这本书似乎真正抓住了学习的痛点——如何将理论知识与不断发展的实际案例和新的研究成果连接起来。我尤其欣赏它在某些核心章节的处理方式,比如在讲解某一算法优化路径时,它没有停留在2007年当时的通用标准上,而是引入了后续几年间学界和业界的一些前沿思考,用一种追溯历史演变的角度来阐述为何某种解法最终成为了主流,或者哪些路径因为技术瓶颈而被舍弃。这种叙事方式极大地增强了知识的鲜活感,让我感觉自己不是在阅读一本过时的参考书,而是在参与一场关于学科发展的微型历史考察。它不仅仅是“解”了教材,更是“活”化了教材,让那些原本冰冷的公式和定义,拥有了生命力和时代背景。对于那些希望知其然更知其所以然的深度学习者来说,这种对知识脉络的梳理和前瞻性的视野,是无可替代的宝贵财富。

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拿到这本《A教材动态全解2007》的时候,我最关心的其实是它的实战演练部分。我是一个偏向动手实践的学习者,纯理论的灌输对我来说效果甚微,只有在不断的尝试和错误中才能真正吸收。这本书在习题解析上的处理方式,可以说做到了教科书式的严谨与实际操作中的灵活并济。它没有采用那种标准化的、千篇一律的“步骤一、步骤二”的解题模板,而是针对每一道具有代表性的难题,提供了至少两种以上不同的解题思路和视角。比如,对于一个复杂的系统建模题,它会先用最标准、最符合教材理论的路径求解,紧接着,会展示一种基于某种特定领域经验快速逼近最优解的“捷径”方法,并且详细分析这种捷径在哪些条件下会失效,哪些条件下反而更具鲁棒性。这种多维度的分析,极大地拓宽了我对问题解决范围的认知。更重要的是,它的注释部分异常详尽,很多关键的中间推导步骤,即便是教科书中常常一笔带过的部分,它也进行了详尽的文字和图示说明,确保读者不会因为某个小小的数学跳跃而卡壳。这对于那些基础相对薄弱,但又渴望挑战高难度题目的自学者而言,简直是救命稻草,它提供的不是答案,而是通往答案的完整思想链条。

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作为一名需要频繁回顾旧有知识体系以进行新项目开发的专业人士,我对参考资料的检索效率有着近乎苛刻的要求。这本《A教材动态全解2007》在结构设计上体现出了极高的专业素养,它摆脱了传统按章节顺序罗列的刻板印象,构建了一个异常精妙的交叉引用和索引系统。我发现,当你查阅某个具体术语或概念时,它不仅仅会告诉你它在教材中的出处,还会同步链接到所有后续章节中对该概念的深化应用、潜在的局限性讨论,乃至是那些与其对立或互补的理论分支的简要介绍。这种网状的知识结构,极大地提高了信息获取的效率。我无需在厚厚的书页间反复翻找,只需锁定一个核心点,便能迅速构建起围绕这个点的知识网络。尤其是在进行知识点的“版本回溯”时,它能够清晰地标示出2007年版的特定解释与当前主流理解的细微差别,这种细致的对比工作,对于维护知识的准确性和时效性至关重要。可以说,它不仅仅是一本解题指南,更像是一本微型的、以教材为核心的“学科知识地图册”,指引着你高效地穿梭于复杂的知识领域之中。

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