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出版者:科学

作者:本社

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2007-11

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787030202949

丛书系列:

图书标签:

• 图形图像处理
• 图像处理
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《光学与物理光学基础》 内容简介 本书深入浅出地介绍了光学领域的关键概念和基本原理，旨在为读者构建一个扎实的光学知识体系，为进一步学习更专业的领域，如非线性光学、光子学、光通信、光学测量以及上述提及的“图形图像处理”等，打下坚实的基础。本书将理论与实践相结合，通过清晰的图示和详实的阐述，引领读者探索光的本质、传播规律以及与物质的相互作用。 第一部分：光的本质与传播 本部分将从光的波粒二象性这一核心概念出发，回顾历史上关于光本质的重大发现和理论演进。我们将详细探讨： 光波的性质： 电磁波理论：详细阐述麦克斯韦方程组在描述光电磁性质中的作用，以及光作为一种横波的特点，包括其振动方向和传播方向的垂直关系。 光的频率、波长与速度：深入解析这三个基本物理量之间的关系（c = λν），以及它们在不同介质中传播时如何变化，并引入折射率的概念。 光的偏振：详细介绍线偏振、圆偏振和椭圆偏振的形成机制、表征方法（如斯托克斯参数）以及其在光学器件和应用中的重要性。我们将从马吕斯定律出发，逐步深入到更复杂的偏振现象。 光的干涉： 干涉条件：详细阐述相干性（时间相干性和空间相干性）是产生稳定干涉条纹的必要条件。 经典干涉实验：详尽讲解杨氏双缝干涉实验的原理、条纹间距的计算公式，以及双缝间距、屏到缝的距离和光的波长对干涉条纹的影响。 薄膜干涉：深入分析由反射光和透射光叠加产生的干涉现象，包括牛顿环、肥皂泡的色彩成因，以及它在增透膜、减反射膜设计中的应用。 迈克尔逊干涉仪：详细介绍其结构、工作原理以及在精密测量、光谱分析等领域的广泛应用。 光的衍射： 惠更斯-菲涅尔原理：解释了波阵面上的每一个点都可以看作是新的子波源，这些子波相互干涉形成新的波阵面。 单缝衍射：详细推导单缝衍射图样的形成，包括亮纹和暗纹的条件，以及衍射角、缝宽和波长之间的关系。 夫琅禾费衍射与菲涅尔衍射：区分这两种衍射的近似条件，并重点介绍夫琅禾费衍射在单缝、双缝、光栅等情况下的应用，如通过衍射光栅进行光谱分析。 圆孔衍射：分析圆孔衍射的特殊性，以及其在望远镜、显微镜分辨率限制中的作用。 第二部分：光的传播与相互作用 本部分将重点关注光在介质中的传播行为以及光与物质发生的各种相互作用。 光的反射与折射： 斯涅尔定律：详细阐述光的折射定律，包括入射角、折射角、入射介质和折射介质折射率之间的关系。 全反射：解释全反射发生的条件（光从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角），以及其在光纤通信、棱镜等光学器件中的应用。 菲涅尔方程：介绍菲涅尔方程用于计算在平面界面上不同偏振光反射和透射的强度，并分析不同入射角下反射率和透射率的变化趋势。 几何光学： 成像原理：基于光的直线传播和反射、折射定律，深入分析透镜（凸透镜、凹透镜）和反射镜（平面镜、凹面镜、凸面镜）的成像原理。 成像公式：详细介绍物距、像距、焦距之间的关系（如高斯成像公式），以及放大率的计算。 光学系统：分析简单光学系统（如照相机、显微镜、望远镜）的基本组成和成像过程，讨论其放大能力、分辨率等关键性能指标。 像差：介绍光学系统中存在的各种像差，如球差、色差、像散、彗差、场曲和畸变，并简要提及消除或减小像差的方法。 光的吸收、散射与色散： 光的吸收：解释物质如何吸收特定波长的光，以及不同材料的吸收光谱特征。 光的散射：介绍瑞利散射（如天空呈蓝色）和米氏散射（如云彩呈白色）的机理，以及散射对可见光传播的影响。 色散现象：深入理解折射率随波长变化的现象，以及它在棱镜分光、虹的形成中的作用。我们将区分正常色散和反常色散。 第三部分：光的量子性质与近代光学 本部分将触及光的量子化概念，以及一些更为现代的光学现象和技术。 光子的概念： 普朗克辐射定律：回顾黑体辐射的解释，引入能量量子化的概念。 爱因斯坦的光电效应解释：详细阐述光电效应及其解释，引入光子的概念，并解释光子的能量 E = hν。 康普顿散射：介绍康普顿散射实验及其对光子动量的证明。 激光原理： 受激辐射：详细阐述受激辐射、自发辐射和吸收之间的关系，以及粒子数反转是实现激光的关键。 激光器结构与工作模式：介绍激光器的基本组成部分（增益介质、激励源、谐振腔）以及不同工作模式（连续波、脉冲）。 激光的特性：阐述激光的单色性、方向性、相干性和高亮度等独特性质，并简述其在科研、工业、医疗和通信等领域的应用。 非线性光学基础（简介）： 非线性光学现象：简要介绍当光强达到一定程度时，介质的极化不再与光场呈线性关系，从而产生倍频、参量放大等非线性效应。 应用前景：对非线性光学在信息处理、光学通信等领域的前景进行展望。 本书特色 理论严谨，逻辑清晰：从最基本的概念出发，层层递进，确保读者能够理解每一个物理现象背后的原理。 图文并茂，生动形象：大量采用示意图、实验装置图和现象图，直观展示光学原理，化抽象为具体。 内容全面，覆盖广泛：涵盖了光学的基础知识，为进一步深入学习奠定坚实基础，尤其为理解“图形图像处理”中的光学成像、光源、颜色感知等部分提供理论支持。 语言精炼，易于理解：避免使用过于晦涩的术语，力求用最简洁明了的语言解释复杂的物理概念。 本书适合高等院校物理、工程类专业的本科生、研究生，以及对光学领域感兴趣的科研人员和工程师阅读。通过对本书的学习，读者将能够建立起系统、深刻的光学知识体系，为在各自领域取得突破奠定坚实的基础。

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