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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:权义宁宋建锋王莹莉

出品人:

页数:308

译者:

出版时间:2005-8

价格:23.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560615561

丛书系列:

图书标签:

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现代光学导论：从基础理论到前沿应用 第一部分：光学基础与电磁波理论的深度融合 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的现代光学导论，尤其侧重于将经典光学原理与现代电磁波理论进行系统化的整合。不同于传统教材侧重于几何光学或波动光学的孤立阐述，本书将光视为一种特定的电磁场现象，并以此为核心构建起整个知识体系。 第一章：电磁场与光的基础 本章首先回顾麦克斯韦方程组在真空和各向同性介质中的形式，并详细推导了平面电磁波在无损耗介质中的传播特性。我们着重分析了波的矢量特性，包括电场、磁场、坡印廷矢量（能量流密度）的方向和大小关系。随后，引入了复数表示法来简化对相位、振幅和相位的处理，这是后续高级主题分析的数学基础。我们详细讨论了光波的偏振态，从线偏振、圆偏振到椭圆偏振的完整分类，并运用琼斯矩阵（Jones Calculus）对偏振态的演化进行精确的数学描述，为后续的偏振光学器件分析打下坚实基础。 第二章：光的传播与成像理论 本章深入探讨光波在边界条件下的行为。从菲涅尔（Fresnel）和斯托克斯（Stokes）的衍射理论出发，系统阐述了近场（菲涅尔衍射）和远场（夫琅禾费衍射）的数学模型及其物理意义。重点分析了单缝、圆孔以及周期性结构（如光栅）的衍射图案。在成像方面，本书摒弃了简化的几何光线追踪，转而采用波动光学视角下的成像理论。详细介绍了点扩散函数（PSF）、线扩散函数（LSF）和调制传递函数（MTF）的概念，这些工具是评估光学系统成像质量的量化标准。通过傅里叶光学，我们清晰展示了透镜系统如何通过傅里叶变换实现对物体信息（空间频率）的调制和重构，为相干成像和光学信息处理奠定了理论框架。 第二章补充：高级几何光学与像差理论 虽然核心是波动光学，但为了工程应用的需要，本章后半部分回归到高级几何光学的范畴。详细分析了近轴成像的局限性，并引入了瞳上面和像面场的概念。对五种主要的几何像差（球差、彗差、像散、场曲和畸变）进行了详尽的几何和数学描述，并讨论了消像差镜头的基本设计原则，例如利用非球面校正或复合透镜组的设计思路。 第二部分：物质与光的作用：光谱、吸收与散射 本部分聚焦于光与物质相互作用的微观机制，这是理解光谱学、激光原理以及散射现象的关键。 第三章：光与原子/分子的能级结构 本章从量子力学的基本原理出发，简要回顾了玻尔模型及其局限性。随后，重点阐述了采用薛定谔方程处理的定态问题，特别是氢原子能级和类氢离子的求解。对于分子系统，我们详细分析了电子能级、振动能级和转动能级，并解释了它们如何对应于分子吸收和发射的不同光谱区域（紫外-可见光、红外光和微波）。本章深入探讨了辐射跃迁的选择定则，以及自发辐射、受激辐射和吸收过程的概率关系，这些是激光原理的核心。 第四章：光的吸收、发射与散射现象 详细分析了材料对光的吸收机制，包括本征吸收和杂质吸收，并引入了消光系数和摩尔吸光系数的概念。在发射方面，除了本章前述的原子级跃迁，我们还讨论了荧光和磷光现象，着重分析了斯托克斯位移和寿命的物理来源。散射理论是本章的重点。我们区分了弹性散射（瑞利散射和米氏散射）和非弹性散射（拉曼散射）。瑞利散射的理论被用于解释天空为什么是蓝色的，而拉曼散射的分析则展示了如何利用光与分子振动模式的耦合来获取物质的化学指纹信息。 第三部分：现代光学技术与前沿应用 本部分将理论知识应用于现代工程和研究领域，展示了光学技术在信息、制造和生物医学中的核心作用。 第五章：激光原理与应用 本章建立在第三章的辐射理论基础之上，系统阐述了激光器的基本结构和工作原理。详细讨论了粒子数反转、受激发射的增益、谐振腔的模式（纵模和横模）选择，以及阈值增益的概念。我们分类介绍了不同类型的激光器：气体激光器（如He-Ne, CO2）、半导体激光器（LED与LD的区别）和固体激光器（如Nd:YAG）。在应用方面，重点介绍了激光在精密测量（如干涉测量）、材料加工（如切割和钻孔）以及光纤通信中的关键作用。 第六章：非线性光学与光通信 非线性光学是现代光子学区别于经典光学的关键领域。本章探讨了在高光强下，介质的电响应不再是光场强度的线性函数，导致了新的光学效应。详细分析了二阶非线性效应（如频率加倍、和频产生、差频产生）和三阶非线性效应（如自相位调制、克尔效应）。这些效应在光通信中具有重要意义，如用于脉冲的展宽或压缩。最后，本章对光纤通信系统进行了系统性的概述，包括单模光纤和多模光纤的特性、色散（模式色散和材料色散）的补偿技术，以及光纤放大器（如EDFA）的工作原理。 第七章：光学系统设计与测量技术 本章为实践导向。在设计方面，介绍了像差的量化评估方法和MTF的实际测量技术。我们详细讨论了光电探测器的基本原理，如光电导效应和光伏效应，以及CCD和CMOS传感器的工作机制，它们是现代光学成像的核心。在测量方面，重点介绍了干涉测量技术在精密位移测量和表面形貌分析中的应用，包括迈克尔逊干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪的原理和应用。此外，还引入了全息术的基本概念，解释了全息图的记录与再现过程，展示了信息存储的相位编码潜力。 总结： 本书通过将严谨的电磁场理论、量子力学基础与现代光学工程实践相结合，为读者构建了一个完整且现代的光学知识图谱。全书结构逻辑清晰，从基础的波的描述，到物质的相互作用，再到前沿技术的工程实现，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“为什么”和“如何做”。

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这本书的排版真是让人眼前一亮，那种老派的教科书风格，厚重的纸张和严谨的字体搭配在一起，立刻就把人带回了那个专注学习的时代。装帧设计上，那种深沉的蓝色配上烫金的书名，透露出一种对知识的敬畏感，让人觉得这不是一本普通的参考资料，而是一部值得珍藏的经典。内页的墨水气味，夹杂着轻微的纸张纤维的芬芳，每一次翻阅都是一种享受。尤其值得称赞的是，插图和图表的绘制质量，线条极其清晰锐利，即便是复杂的协议栈结构图，也能通过精妙的色彩区分和空间布局，让人一目了然。作者在细节处理上的用心可见一斑，比如一些关键术语的斜体标注，或者重要公式的单独框选，都极大地提升了阅读的流畅性和信息的抓取效率。整个阅读过程，就如同在整理一个知识的宝库，每一个章节的过渡都处理得无比顺滑，几乎没有生硬的跳跃感，足见编纂者在内容逻辑编排上的深厚功力。这种实体书带来的踏实感和沉浸感，是任何电子设备都无法替代的，它不仅仅是知识的载体，更是一种学习体验的载体。

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阅读这本书的过程，就像是与一位经验丰富、耐心至极的资深工程师进行一对一的深度交流。我尤其赞赏作者在处理那些“灰色地带”和“陷阱问题”时的谨慎态度。在讲解某些协议的兼容性或特定厂商的私有实现时，作者没有采取一概而论的简化处理，而是明确地指出了不同标准之间的细微差异，甚至会引用相关的RFC文档编号作为佐证，这种对专业准确性的苛求，极大地增强了本书作为工具书的权威性。此外，书中穿插的“工程师笔记”或“常见误区提醒”，更像是前辈的经验之谈，它们往往能一语道破那些在实际工作中才会遇到的棘手问题，例如缓冲区溢出和死锁等问题的实际表现形式。这种超越教材范围的实践性洞察，让这本书的价值远超出了应试工具的范畴，它在培养我的系统思维和工程素养方面，起到了不可替代的催化作用。

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拿到这本厚重的书册时，我最先感受到的是它内容的广度和深度所带来的压迫感，但随后的体验却是一种逐渐被引导、被抚慰的感觉。作者在叙事方式上采用了非常人性化的视角，没有一上来就抛出晦涩难懂的专业术语，而是从一个宏观的、我们日常生活中都能理解的例子切入，逐步深入到底层机制的剖析。这种“抽丝剥茧”的讲解手法，对于初学者来说简直是福音，它巧妙地规避了传统教材中常见的“先给定义再举例”的僵硬模式。我特别欣赏其中关于网络安全概念的阐述部分，作者没有仅仅停留在加密算法的堆砌上，而是花了大量篇幅去探讨攻击者的思维模型，这使得安全防护的知识点不再是孤立的规则，而是成为了应对真实威胁的策略。此外，全书的语言风格非常凝练，用词精准而富有力量感，没有丝毫的冗余赘述，每一个句子似乎都承载着重要的信息密度。这种高效的知识传递方式，极大地节省了我的时间，让我在有限的复习周期内获取了最大的知识增益，无疑是一部学习效率的优化大师。

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这本书在结构编排上展现出一种近乎数学般的严谨性，每一个章节的逻辑递进都像是精心构造的证明过程，环环相扣，无懈可击。从最基础的物理层概念开始，到应用层协议的复杂交互，作者像一位优秀的建筑师，确保地基（物理层）稳固后，才开始搭建主体结构（网络层、传输层），最后才精细雕琢内部装修（应用层）。这种自下而上的组织方式，极大地帮助我构建了一个清晰、分层的网络知识体系框架，避免了知识点散落和碎片化的问题。如果用一个比喻来说，这本书不是一堆散落的砖块，而是一张已经完成的、结构清晰的蓝图。当你遇到一个新问题时，你不再是盲目地去搜索答案，而是能够迅速在脑海中定位到对应的层次和模块，然后进行推理。这种“内化”知识结构的能力，才是学习任何硬核技术最宝贵的收获，而这本书无疑在这方面做得非常出色，它是那种值得放在案头，随时翻阅，每次都能获得新体会的宝典。

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说实话，我对很多技术书籍的“例题”部分总是抱着一种怀疑的态度，因为很多时候例题只是为了凑数，与核心概念的联系若即若离。然而，这本书的习题设计完全颠覆了我的固有印象。这里的每一道练习题，都像是对前文知识点的精准“锚定”，它们并非简单重复概念，而是巧妙地设计成了对理解深度的“试金石”。例如，对于TCP三次握手的理解题，它可能不会直接问“哪三次”，而是设置了一个复杂的丢包场景，要求分析在这种情况下，哪一步操作会触发何种状态机的转换，这种程度的细致考察，真正考验了学习者是否真的掌握了协议的精髓，而非死记硬背。更绝妙的是，答案解析部分，它不仅仅给出了最终结果，而是提供了一套完整的、可供复盘的推理路径，有时甚至会提及不同的解题思路及其优缺点。这种全方位的解析，让每一次做错题的过程都变成了自我修正和能力提升的黄金机会，而不是一次简单的扣分。

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