具体描述
好的，这是一份针对一本名为《Vehicle Propulsion Systems》的图书内容进行反向构建，旨在描述一本不包含该主题的图书的详细简介。 --- 经典光学原理与现代成像技术：从波动理论到量子限制 本书简介 本书旨在为物理学、光学工程以及相关领域的研究人员、高级学生和专业工程师提供一个全面且深入的视角，专注于经典光学理论的基础、电磁波的传播特性以及在现代成像系统中的应用。本书严格聚焦于光作为一种电磁波的现象，阐述其在介质中的行为，并详尽讨论了如何利用这些原理构建高分辨率、高性能的成像和传感设备。 我们明确地将本书的范围限定在光学、电磁学和材料科学的交汇点，不涉及内燃机、电动机、电池技术、传动系统、车辆动力学或任何与“车辆推进系统”相关的机械或电气工程主题。 第一部分：基础电磁波理论与波动光学 本部分奠定了理解光与物质相互作用的理论基础。我们从麦克斯韦方程组在介质中的应用开始，重点分析了平面波在均匀、各向同性介质中的传播。 第一章：麦克斯韦方程组与电磁波的起源 详细推导了在无源介质中光波的波动方程。讨论了坡印廷矢量、波阻抗和电磁能量密度，为后续的辐射和传播分析提供了工具。内容严格围绕电磁场的动力学展开，不涉及任何机械力学或热力学概念。 第二章：光的传播与干涉 深入探讨了光波的叠加原理。包括迈克尔逊干涉仪、薄膜干涉的精确数学模型，以及它们在精密测量中的应用，例如利用干涉法测量极小位移和表面形貌。 第三章：衍射理论与角分辨 基于惠更斯-菲涅耳原理，我们系统地分析了夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射。重点讨论了单缝、圆孔和光栅的衍射图样，并推导了衍射极限，即分辨率的根本限制。这些分析完全基于波的几何传播和叠加，与任何涉及能量转换的系统无关。 第四章：偏振态与光束整形 本章详述了光的偏振现象，从线性、圆偏振到椭圆偏振的数学描述。讨论了琼斯矩阵和穆勒矩阵在描述偏振元件（如波片、偏振片）下的光状态演变中的应用。此外，还涵盖了拉盖尔-高斯光束（LG 模）和贝塞尔光束的产生与特性。 第二部分：几何光学与成像系统设计 本部分将理论波动光学与工程实践相结合，重点关注如何利用射线追踪和透镜系统来构建光学仪器。 第五章：光线追迹与像差理论 使用费马原理作为几何光学的基石，推导了斯涅尔定律。随后，本书详细介绍了共轭面、放大率和场曲的计算。核心内容聚焦于光学系统的像差校正，特别是球差、彗差、像散和色差的数学建模与最小化策略，完全侧重于透镜和反射镜的几何布局。 第六章：镜头设计与调制传递函数（MTF） 本章介绍了现代镜头设计的核心指标——调制传递函数（MTF）。我们深入分析了 MTF 如何反映系统对空间频率的响应，并讨论了如何通过优化镜片组设计（如双胶合透镜、非球面镜）来提高 MTF 值。所有案例研究均围绕静态图像的清晰度展开。 第七章：光学薄膜与镀膜技术 讨论了介质界面处光的反射和透射特性，重点讲解了抗反射（AR）涂层、高反射镜和分束器的设计原理。内容集中于电磁波在多层介质结构中的驻波分布和相移控制，而不涉及任何能量耗散或热管理问题。 第三部分：先进成像与传感技术 本部分将理论工具应用于现代高分辨率成像领域，探索如何超越传统衍射极限的可能。 第八章：传感器技术与数字图像采集 详细分析了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器的物理工作原理，包括光电转换效率、噪声源（如暗电流、读出噪声）和量子效率（QE）的谱响应特性。本章的重点是如何将光学信号精确地转化为数字数据，与任何涉及驱动或控制的系统无关。 第九章：傅里叶光学与全息术 利用傅里叶变换将空间域信号转换为频率域信息。深入讲解了傅里叶变换在透镜成像中的作用，以及全息记录和再现的物理过程，特别是数字全息显微术（DHM）中的数值重建算法。 第十章：超分辨率成像的物理基础 本章探索了突破经典衍射极限的方法。我们详细分析了基于光场调控的成像技术，如受激发射减缓光表征（STED）和结构光照明（SIM）背后的光学机制。内容着重于利用光子统计学和非线性光学效应来提高空间分辨率，不涉及任何生物学应用或分子标记技术以外的复杂系统集成。 --- 总结 本书为读者提供了一个无懈可击的纯光学视角，从电磁场的基本方程到复杂成像系统的性能评估。内容结构严谨，数学推导详尽，是深入理解光波行为、设计精密光学仪器和分析数字图像采集过程的权威参考资料。本书完全避免了关于动力学、能源转换、机械结构或车辆性能的任何讨论，其核心始终是光与物质的相互作用。
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