数学学习指导与技能训练（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:92

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出版时间:2007-6

价格:8.50元

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isbn号码:9787040209884

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物理光学与成像系统设计 本书将带您深入探索光学的奥秘，从宏观的波动理论到微观的量子效应，全面覆盖现代光学领域的核心知识与前沿应用。 --- 第一部分：基础理论与电磁波光学 第一章：光学的历史与基本概念的建立 本章首先回顾了人类对光本质认识的演变历程，从早期的粒子说与波动说的争论，到牛顿和惠更斯在光传播上的奠基性贡献。我们将详细探讨光的基本性质，包括光的传播特性、速度、以及在不同介质中的行为。随后，本章引入电磁场理论，为后续的波动光学打下坚实的基础。重点阐述麦克斯韦方程组在真空和介质中的形式，以及如何从中导出光是一种电磁波这一核心结论。 第二章：电磁波的传播与偏振 本章深入分析电磁波在均匀、各向同性介质中的传播规律，包括平面波、球面波的描述。我们将详细推导和讨论波的传播矢量、相位和群速度的概念，并对电磁波在不同边界条件下的反射与折射现象进行详尽的数学处理，如斯涅耳定律的推导。 偏振是光的重要特性之一。本章将系统介绍光的偏振态（自然光、线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光）的数学描述方法，特别是琼斯矢量和穆勒矩阵的应用。随后，我们将分析光通过各类光学元件（如偏振片、波片）时偏振态的变化过程，以及如何利用偏振技术进行光学测量和信息处理。 第三章：波动光学：干涉现象的精细分析 干涉是波动光最重要的宏观表现之一。本章从光的相干性概念入手，区分时间相干性和空间相干性。随后，我们将详细分析双缝干涉（杨氏实验）的定量理论，并拓展到多缝干涉、薄膜干涉（如牛顿环、迈克尔逊干涉仪）的原理与应用。 针对实际应用中的复杂情况，本章会深入探讨由非理想光源引起的干涉条纹对比度下降问题，并介绍利用傅里叶变换理论处理复杂干涉场的现代方法。此外，还将讨论自适应光学中消除大气扰动引起的干涉效应的关键技术。 第四章：波动光学：衍射理论与傅里叶光学基础 衍射现象揭示了光波的绕射能力和有限孔径效应。本章首先介绍惠更斯-菲涅耳原理，并将其应用于单缝衍射、圆孔衍射（艾里斑）的理论分析。随后，我们将过渡到更具普适性的夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的数学处理。 本章的核心在于引入傅里叶光学。我们将证明衍射过程本质上是一个傅里叶变换过程，并详细阐述傅里叶变换在分析光学系统成像过程中的巨大威力。通过对光学系统点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）的探讨，为后续的成像系统设计奠定理论基础。 --- 第二部分：几何光学、仪器与辐射度学 第五章：几何光学与成像定律 几何光学是处理光线在均匀介质中传播的近似理论。本章从费马最小时间原理出发，严格推导光线在平面和球面界面上的折射与反射定律。我们将系统地分析透镜和反射镜的成像原理，包括焦距、光焦度、和像差的初步概念。 本章的重点是光线追迹方法。我们将使用矩阵光学（ABCD矩阵法）来系统描述多元件光学系统中的光线传播、放大率和系统设计参数，这对于初步设计望远镜、显微镜等复杂仪器至关重要。 第六章：光学仪器的设计与性能评估 基于第五章的几何光学基础，本章将详细剖析各类经典光学仪器的结构和工作原理。内容涵盖： 1. 人眼与视觉系统： 视力的形成、屈光不正的矫正原理。 2. 显微镜： 复式显微镜、共聚焦显微镜的放大能力、分辨率极限与数值孔径（NA）的决定性作用。 3. 望远镜系统： 开普勒式、伽利略式望远镜的设计与视场角的计算。 性能评估方面，本章将引入分辨率的严格定义，讨论阿贝衍射极限，并介绍MTF在评估光学仪器实际成像质量中的应用。 第七章：辐射度学与光度学基础 本章关注光能的量度与传输。我们将区分辐射量（如辐射通量、辐射强度、辐照度）和光度量（光通量、光照度等），并介绍人眼对不同波长光的响应函数（光效率函数）。 核心内容包括黑体辐射定律（普朗克定律、维恩位移定律、斯特藩-玻尔兹曼定律）的详细阐述，以及光在介质中传输时的吸收、散射和荧光效应。这些知识是设计光电探测器和照明系统的基础。 --- 第三部分：现代光学与前沿技术 第八章：晶体光学与双折射现象 本章进入各向异性介质的光学特性研究。我们将介绍晶体的光学特性张量描述，重点分析电场与光场在晶体内部传播时的关系。 双折射是晶体光学的核心现象。本章详细解释光的双折射原理，如光轴、寻常光线和非常光线的概念。我们将分析各类晶体元件（如波片）对光偏振态的改变机制，并讨论双折射在偏振光学仪器中的重要应用。 第九章：激光原理与应用光学 激光作为一种高度相干的光源，是现代光学技术的核心。本章首先介绍受激辐射的基本原理，随后系统阐述激光器的基本结构（增益介质、谐振腔、泵浦源）和工作模式。 我们将分析激光的特性（单色性、相干性、方向性）及其在不同应用场景下的优势，包括：精密测量（激光测距、干涉）、材料加工（激光切割、焊接）以及信息技术（光纤通信、激光雷达LIDAR）。 第十章：非线性光学导论 当光强足够高时，介质的极化强度不再与电场强度呈线性关系，即进入非线性光学领域。本章介绍介质的二阶非线性效应（如倍频、和频、差频生成）和三阶非线性效应（如自聚焦）。 我们将从微观的极化率张量角度推导出这些效应的产生条件，并展示非线性晶体在频率转换技术中的关键作用，这对于扩展激光系统的波长覆盖范围至关重要。 第十一章：光与物质的相互作用及成像技术 本章将聚焦于光与探测器介质的相互作用，以及基于此的先进成像技术。我们将讨论光电效应在光电倍增管（PMT）和电荷耦合器件（CCD/CMOS）中的应用原理，分析探测器的噪声来源和量子效率。 随后，本章将扩展到现代光学成像的前沿领域，包括： 全息术： 记录和再现物体的三维信息。 光学信息处理： 利用傅里叶变换的性质进行滤波和模式识别。 光学层析成像（OCT）： 基于低相干干涉原理实现生物组织的高分辨率深度成像。 --- 本书内容结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，并辅以丰富的工程实例和应用背景介绍，旨在为光学工程、物理学、电子信息等领域的学生及研究人员提供一本全面而深入的光学参考手册。

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如果说内容是书籍的骨架，那么例题和习题就是支撑我们真正掌握知识的血肉。我必须承认，这本书在配套的练习设计上，展现出了极高的水准和匠心。它的习题不是那种简单的重复性套公式练习，而是真正体现了对所学概念理解深度的考察。从基础巩固型的“热身题”，到需要综合运用多个知识点才能解出的“综合应用题”，再到那些巧妙地隐藏了陷阱的“思维拓展题”，种类非常丰富且梯度设置得十分科学。更让我惊喜的是，很多经典难题的解题步骤讲解得极其详尽，它不仅仅告诉你答案是什么，更重要的是剖析了思考问题的完整路径和思路转换的关键点。对于那些卡住的题目，反复研读这些详尽的解析过程，比自己死抠半天要有效得多，它教会的不是解题技巧本身，而是一种解决问题的思维模式。这种高质量的配套练习资源，是检验学习成果、固化知识的最佳工具，其价值无可估量。

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这本书的封面设计和装帧质量给我留下了非常深刻的印象。它采用了比较沉稳的深蓝色调，配以简洁的白色和金色字体，显得既专业又不失学术气息。纸张的触感非常细腻，装订也十分结实，即便是经常翻阅和做标记，也不会轻易出现散页或者破损的情况。我特别喜欢它在章节标题和重点公式旁边的设计处理，使用了略微不同的字体或背景色块进行区分，这在翻阅查找资料时提供了极大的便利，让快速定位到特定知识点变得轻而易举。内页的排版布局也十分合理，留白恰到好处，既保证了阅读的舒适度，又为我在书页空白处进行演算和笔记留下了足够的空间。看得出来，出版社在编辑和印刷的细节上投入了大量的心思，这种对细节的打磨，无疑提升了整体的学习体验，让人在接触这本书的第一时间就感受到它的专业性和可靠性，为接下来的深入学习打下了一个非常良好的物质基础。这种用心制作的实体书，比起纯粹的电子版资料，更能让人沉下心来，专注于知识的吸收和消化。

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这本书的语言风格非常独特，它有一种独特的亲切感和说服力，完全没有传统教材那种板着脸的枯燥感。作者在讲解那些抽象概念时，常常会引入一些贴近实际生活或者历史背景的引入语，让原本冷冰冰的数学概念瞬间变得鲜活起来。比如，在解释某个概率模型时，作者会巧妙地引用一个经典的棋局或历史事件作为引子，这种叙事手法极大地激发了我继续阅读下去的兴趣。此外，对于那些容易混淆的关键术语和定义，作者会用粗体字或者旁注的形式进行特别的强调和对比说明，使得区分和记忆变得轻松许多。阅读体验就像是有一位经验丰富、耐心细致的老师在你身边进行一对一的辅导，随时为你清除认知上的盲点和误区。这种以学习者为中心的表达方式，让整个学习过程不再是一项艰巨的任务，而更像是一次充满探索乐趣的旅程。

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从深度和广度的角度来看，这本书的覆盖范围无疑是令人信服的。它不仅涵盖了教材大纲所要求的核心内容，还在一些边缘但极具价值的领域进行了拓展和深入挖掘，这对于想要为更高阶段学习打下坚实基础的学生来说，简直是莫大的福音。例如，在某些章节中，它会额外提供一些关于该领域最新研究进展的简要介绍，或者链接到一些更高级的数学分支，这种“仰望星空”的设计，极大地拓宽了我的视野，让我意识到当前所学的知识并非终点，而是通往更广阔数学世界的起点。这种前瞻性和包容性，使得这本书的价值能够超越当前的考试需求，成为一本可以伴随我进行长期学术探索的参考书。它提供的不仅仅是“应试”的知识，更是一种“学术思维”的启蒙和训练，这才是长期学习中最宝贵的部分。

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这本书的章节划分和内容的逻辑递进组织方式，简直是为自学者量身定做。我过去在学习某些进阶数学概念时，常常因为知识点之间的跳跃性太大而感到挫败，但这本书在这方面做得非常出色。它并没有急于抛出复杂的定理和公式，而是从读者可能已经掌握的基础知识点出发，通过一系列精心设计的“桥梁”章节，逐步引导我们构建起更宏大、更完整的知识体系。例如，在引入某个复杂微积分概念之前，作者会先用好几个小节回顾和巩固相关的代数和几何基础，确保读者在思维上完全准备就绪。这种层层递进、环环相扣的叙述风格，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让“豁然开朗”的感觉频繁出现，极大地增强了我的学习自信心。对于那些希望系统性梳理和查漏补缺的同学来说，这种结构安排的严谨性，是衡量一本优秀教材的关键标准，而这本书无疑是佼佼者。

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