电磁散射的计算和测量 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北航

作者:何国瑜　等编著

出品人:

页数:486

译者:

出版时间:2006-12

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787810779388

丛书系列:

图书标签:

• 电磁散射
• 散射计算
• 散射测量
• 电磁场
• 数值方法
• 天线
• 雷达
• 微波
• 电磁兼容性
• 无线通信

现代光学：原理、应用与前沿进展 本书全面深入地探讨了现代光学的基本原理、核心理论、关键技术及其在各个领域的广泛应用，旨在为光学、物理学、电子工程、材料科学等相关专业的研究人员、工程师和高年级本科生提供一本系统、权威且前沿的参考教材。 第一部分：光的基础与传播 本书的开篇部分将光的基础性质置于核心地位，深入剖析电磁波的本质及其在不同介质中的传播规律。 第一章：电磁波理论回顾与光场描述 本章首先回顾麦克斯韦方程组，并将其应用于描述电磁场的传播。重点讲解了平面波、球面波的数学表达形式，以及坡印廷矢量在能量传输描述中的作用。引入了光的偏振态描述，包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振，并详细阐述了琼斯演算和穆勒矩阵在分析偏振态变换中的应用。此外，本章还对光在真空和各向同性介质中的传播特性进行了详尽的分析。 第二章：几何光学与射线近似 虽然现代光学侧重波动性，但几何光学作为重要的近似理论，在处理宏观尺度问题时仍不可或缺。本章系统阐述费马原理，推导光的直线传播、反射和折射定律。详细分析了透镜成像理论，包括理想透镜和存在像差（如球差、彗差、像散等）的实际透镜系统。通过对光阑、视场和放大率的分析，为光学系统设计奠定基础。 第三章：波动光学基础：干涉与衍射 本部分是全书的理论核心之一。首先从惠更斯-菲涅耳原理出发，深入推导了单缝、圆孔等情况下的衍射理论。重点讲解夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的区别与适用范围。在干涉方面，详细讨论了分波面干涉（如杨氏双缝实验）和分振幅干涉（如迈克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪）的原理和应用，特别是其在波长测量和光谱分析中的作用。 第二部分：光的相互作用与物质 本部分聚焦于光与物质相互作用的微观机制，为理解光谱学和非线性光学奠定基础。 第四章：光的吸收、发射与散射 本章系统阐述了原子和分子能级结构的概念，并结合量子力学原理，解释了光与物质相互作用的基本过程——吸收、自发辐射和受激辐射。详细讨论了不同类型的散射现象，包括瑞利散射、拉曼散射和汤姆孙散射的物理图像及其观测条件。 第五章：晶体光学与双折射现象 针对各向异性介质，本章引入了电磁场在晶体中传播的复杂性。详细解释了双折射现象，包括单轴晶体和双轴晶体中光的寻常光束（o光）和特殊光束（e光）的传播特性。重点分析了波片（如四分之一波片和半波片）的工作原理及其在偏振态精确控制中的应用。 第六章：激光原理与技术 激光作为现代光学最重要的光源，需要专门论述。本章从粒子数反转、受激发射截面出发，详细推导了激光振荡的阈值条件。深入分析了激光谐振腔的结构（如平平行腔、共焦腔）及其模式（TEM 模）的特性，包括纵模和横模的选择。最后，介绍了几种主要的激光器类型及其在工业、医疗和科研中的典型应用。 第三部分：现代光学成像与计量技术 本部分转向光学系统的实际构建和高精度测量方法。 第七章：成像系统与像差校正 超越几何光学的理想成像，本章讨论了有限孔径下衍射效应引入的成像质量限制——艾里斑。引入了光学传递函数（OTF）和调制传递函数（MTF）的概念，用以量化成像系统的分辨率和对比度。系统回顾了常用的像差校正方法，如利用非球面透镜和复消色差设计来改善成像质量。 第八章：全息术与信息存储 全息术作为一种记录和再现三维信息的方法，是波动光学的精妙应用。本章详细解释了全息图的记录过程（参考光束和物光束的干涉）和再现过程。深入探讨了傅里叶变换全息和数字全息成像的原理，以及体记录材料和全息存储技术的前景。 第九章：光学测量与传感 本章集中探讨了利用光作为探针进行精确测量的技术。重点介绍干涉测量法在位移、面形、粗糙度测量中的应用，包括斐索干涉仪和林霍夫干涉仪。此外，详细分析了偏振传感、光纤传感技术（如布拉格光纤光栅）在环境监测和结构健康监测中的独特优势。 第四部分：新兴领域与前沿课题 本书的最后一部分展望了光学领域的前沿研究方向。 第十章：非线性光学导论 本章介绍了光与物质相互作用强度增加时出现的非线性效应。详细分析了二阶非线性过程（如频率倍增、和频产生）和三阶非线性过程（如自聚焦、四波混频）的物理机制和数学描述，并讨论了准相位匹配技术在提高非线性过程效率中的重要性。 第十一章：光子晶体与超材料 光子晶体作为具有周期性光学势场的结构，能够调控光子的能带结构，是光波导和器件设计的新方向。本章解释了布拉格反射和光子带隙的概念。随后，深入探讨了超材料——一种基于亚波长结构实现常规材料所不具备的奇异光学响应（如负折射率）的结构，并展望了其在隐身、超分辨成像方面的潜力。 第十二章：随机光学与湍流效应 本章关注光在复杂介质（如大气湍流）中的传播问题。分析了湍流引起的随机相位扰动和光束闪烁现象，并介绍了自适应光学系统（Adaptive Optics, AO）的基本原理，该技术通过实时补偿波前畸变，极大地提高了天文观测和激光通信的性能。 全书总结与展望 本书结构严谨，内容覆盖面广，从基础的电磁波理论到尖端的非线性、超材料技术，旨在提供一个全面而深入的现代光学知识体系。每章末尾均附有精心设计的习题，以巩固读者的理解和分析能力。本书力求在理论深度和工程实用性之间取得平衡，是光学研究和应用领域不可多得的工具书。

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如果让我用一个词来形容这本书的结构，那就是“严谨”。每一个章节的铺陈都像是在构建一座精密的建筑，地基打得无比扎实，上层结构才能稳固。我特别欣赏作者在引入傅里叶变换、格林函数等核心数学工具时所采取的策略——它们不是作为独立的数学章节被孤立讲解，而是直接融入到物理模型的推导过程中。这样一来，读者就能立即体会到这些数学工具在解决实际散射问题中的不可替代性。更值得称赞的是，作者在讨论先进的数值方法，比如时域有限差分（FDTD）和矩量法（MoM）时，不仅给出了算法描述，还深入探讨了它们的稳定性和精度指标，并对比了各自在处理大尺度和复杂材料问题时的优劣。这种对比分析极大地拓宽了我的视野，让我不再局限于某一特定算法的思维定式，而是能够根据任务需求灵活选择最合适的工具。

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阅读体验上，这本书的节奏把握得恰到好处，不像有些专业书籍那样枯燥乏味，读起来就像在听一位经验丰富的导师娓娓道来。最让我印象深刻的是它在实验测量部分的处理。很多计算模拟的书籍往往草草带过实验验证，但这本书却花了大量的篇幅来讨论实际测量中的系统误差、环境噪声以及如何设计一个能够有效排除干扰的测试台。例如，它详细分析了不同频率下散射截面测量的校准流程，以及如何处理多径效应的影响。这部分内容对于从事雷达散射或射频识别（RFID）领域的人来说，简直是宝藏。它让我意识到，完美的计算模型如果没有严谨的实验数据来印证和修正，其价值是极其有限的。这种“计算-测量-修正”的闭环思维，贯穿全书，让人感觉到作者不仅是一个理论家，更是一个脚踏实地的实践者。我甚至开始重新审视我过去做过的几个项目中的测量数据，发现了一些此前忽略的潜在误差来源。

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这本书简直是信息海洋中的一盏明灯，尤其是对于那些渴望在计算模拟和实际物理现象之间架起桥梁的工程师和研究人员来说。我最初接触这类主题时，感觉就像在迷宫中摸索，各种理论公式和复杂的数值方法让人望而却步。然而，这本书的叙事方式非常独特，它没有一开始就抛出那些令人头晕目眩的数学推导，而是巧妙地从实际工程问题入手，层层递进地揭示了背后的物理机制和计算原理。特别是它在处理边界条件和网格划分时的深度探讨，简直是教科书级别的范例。我发现自己能够更清晰地理解为什么某些数值格式在特定几何结构下表现更优，而另一些则可能导致灾难性的不收敛。这种将理论深度与工程实用性完美结合的写作风格，使得即便是初学者也能在掌握基础概念的同时，逐步接触到前沿的研究方法。它让我对“如何准确地模拟现实”有了更深刻的认识，不再满足于仅仅运行一个软件，而是开始真正理解其运行背后的逻辑和局限性。

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这本书最让我感到“震撼”的，是它对前沿交叉学科应用的敏锐洞察力。它不仅仅停留在传统的电磁波理论层面，而是将目光投向了更广阔的天地。我惊喜地发现，其中关于随机介质散射和逆散射理论的章节，有着非常精妙的阐述。作者似乎预见到未来计算电磁学将更多地与机器学习和人工智能相结合，因此在最后几章中，探讨了如何利用优化算法来反演出未知散射体的特性，甚至是如何用概率方法来处理不完全信息下的成像问题。这些内容在其他同类书籍中往往是浅尝辄止的，但在这里却得到了系统的、有深度的介绍。这让我意识到，这本书的价值不仅在于传授现有的知识，更在于引导读者思考未来的研究方向，它无疑是一本面向未来十年技术发展的指南。

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对于长期从事电磁场理论研究的人来说，这本书提供了一个非常优秀的“知识校准”平台。在阅读过程中，我发现作者对一些经典理论的阐释角度非常新颖，甚至纠正了我过去一些似是而非的理解。比如，在处理高频近似问题时，书中对几何光学（GO）和物理光学（PO）的适用边界条件进行了极其细致的区分和论证，这比我过去依赖的某些老教材要清晰得多。此外，书中对于软件实现中的“陷波器”设计、收敛判据的选择等工程细节的关注，也体现了作者深厚的工程背景。这种将理论的完美性与实现的妥协性之间的平衡艺术，是经验的结晶，是无法从单纯的公式推导中获得的。总而言之，这是一本能让人在阅读中不断产生“原来如此”感悟的佳作，它不仅巩固了基础，更激发了对更深层次物理现象的探索欲。

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