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页数:592

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出版时间:2010-7

价格:59.00元

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isbn号码:9787302223603

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• 通信原理
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• 信号与系统
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• 数字通信
• 无线通信
• 信息论
• 电路分析
• 电磁场与电磁波

经典光学理论与现代光学应用 作者： 王志强 教授 出版社： 科学技术文献出版社 定价： 98.00 元 --- 内容简介： 本书深入探讨了经典光学领域的基石理论，并系统地阐述了这些理论在现代工程与前沿科技中的广泛应用。全书结构严谨，内容翔实，旨在为光学、物理学、精密仪器、材料科学等领域的学生、研究人员及工程师提供一本权威、实用的参考著作。 第一部分：电磁波理论与光的本质 本部分首先回顾了麦克斯韦方程组，作为理解光现象的理论基础。重点阐述了电磁波在各向异性介质、非均匀介质中的传播特性，包括波的偏振态的数学描述（琼斯矩阵与穆勒矩阵的应用），以及光与物质相互作用的基本模型。 1.1 电磁场与光波方程： 详细推导了在无源、线性、各向同性介质中的亥姆霍兹方程。探讨了平面波、球面波的解析形式及其在自由空间和导波结构中的传播特性。引入了波前、光线等几何光学概念的矢量表示法。 1.2 边界条件与反射/折射： 深入分析了光波在不同光学界面上的菲涅耳公式，包括全内反射的临界条件和消失角现象。对TM和TE模式的反射系数和透射系数进行了精确计算，并讨论了各向异性界面（如液晶层）对偏振态的复杂影响。 1.3 波动光学基础： 聚焦于光的干涉和衍射现象。详细讲解了惠更斯-菲涅耳原理和基尔霍夫衍射积分的物理意义。通过分析单缝衍射、双缝干涉（杨氏干涉）、圆孔衍射（艾里斑）的精确解析解，揭示了光场空间频率的分布规律。 1.4 傅里叶光学： 将傅里叶变换引入光学系统分析，建立了系统输入（物体）与输出（像）之间的频谱关系。详细论述了光学系统的调制传递函数（MTF）和点扩散函数（PSF）的概念，这是评估成像系统性能的核心工具。 第二部分：几何光学与成像系统设计 本部分回归宏观的几何光学描述，侧重于透镜、反射镜和复杂光学组件的系统设计方法。 2.1 光线追迹与矩阵光学： 引入了光线传输矩阵（ABCD矩阵）来描述光线在光学系统中的传播和变换。系统性地分析了单透镜、厚透镜、平面镜组、棱镜组的ABCD矩阵，并探讨了它们在光束整形和准直中的应用。 2.2 像差理论： 详细剖析了成像系统中的三大类像差：几何像差（球差、彗差、像散、场曲、畸变）和色像差。基于黎奇光线和主光线，利用谢尔哈克（Seidel）五项系数对像差进行了定量分析。书中提供了矫正像差的常用设计策略，如消色差组合、非球面透镜的设计原理。 2.3 棱镜与反射光学： 专题讨论了各类棱镜（如伽利略望远镜、开普勒望远镜中的结构）的光路控制原理。对反射镜系统的布局，特别是卡塞格林系统（Cassegrain）和施密特系统（Schmidt）的光路设计进行了详尽的分析。 第三部分：现代光学中的关键技术 本部分关注20世纪以来发展起来的，具有革命性意义的光学技术及其工程实现。 3.1 偏振光学器件： 深入研究了波片（半波片、四分之一波片）的作用机制，包括它们如何改变光的相位和偏振态。重点分析了基于液晶单元（LC Cell）的可调谐波片和偏振控制器在光通信和显示技术中的应用。 3.2 衍射光学元件（DOE）： 阐述了基于微结构设计实现特定光场分布的技术。详细介绍了全息透镜、菲涅耳波带片（FZP）的原理，及其在光束分束、准直和光场整形中的优势。讨论了DOE的制作工艺——如电子束刻蚀和软光刻技术。 3.3 激光物理与非线性光学导论： 简要介绍了激光器的基本组成（增益介质、谐振腔、泵浦源）和工作原理，特别是腔模理论和稳态输出功率的分析。对二阶非线性效应（如倍频、和频产生）的阈值条件和效率进行了理论建模。 3.4 光纤光学基础： 从模式理论出发，分析了阶跃型和缓变折射率光纤的模式场分布和数值孔径（NA）。讨论了光在光纤中的损耗机制（吸收、散射）以及色散对脉冲展宽的影响。 第四部分：光学测量与传感 本部分聚焦于如何利用光学原理对物理量进行高精度测量。 4.1 干涉测量技术： 详细介绍了迈克尔逊、马赫-曾德尔、萨格纳克等经典干涉仪的结构与应用。重点讲解了高精度面形检测中的相位展开算法和阴影条纹分析技术。引入了数字全息干涉测量（DHIM）的概念。 4.2 傅里叶变换光谱学： 阐述了傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的工作原理，解释了干涉仪如何通过测量干涉信号的傅里叶逆变换重建吸收光谱。 4.3 散射与成像： 探讨了瑞利散射、米氏散射在遥感和环境监测中的应用。对相干光成像（如激光雷达LIDAR）的基本流程和信号处理方法进行了介绍。 --- 适用对象： 高等院校本科生及研究生（物理学、电子信息、光电信息科学与工程、精密仪器等专业） 从事光学设计、系统集成、光电器件研发的工程师 希望全面回顾和深化光学基础知识的科研人员 本书特色： 1. 理论与实践紧密结合： 每个章节均配有丰富的工程实例和实际问题分析，将抽象的数学模型与具体的器件性能挂钩。 2. 数学工具完备： 采用先进的数学方法（如复振幅、矢量分析、矩阵代数）来精确描述复杂的光学现象，便于深入理解。 3. 覆盖范围广： 从经典几何光学到现代衍射光学、非线性光学，构建了一个完整的知识体系框架。 4. 插图精良： 包含大量清晰的原理图、光路图和仿真结果图，辅助读者理解复杂的空间光场分布。

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