普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：光學（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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蔡履中 著

圖書標籤:

• 光學
• 物理學
• 光學工程
• 大學教材
• 高等教育
• 理學
• 光
• 電磁波
• 光學原理
• 規劃教材

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030191465

版次：3

商品編碼：10549481

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2007-10-01

用紙：膠版紙

頁數：450

字數：551000

正文語種：漢文

內容簡介

　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：光學（第3版）》是作者以多年來在山東大學光學係講授光學課程的講稿及講義為基礎充實整理而寫成的。全書內容包括幾何光學，波動光學通論，光的乾涉，光的衍射，光在晶體中的傳播，光的吸收，色散和散射，光的量子性與激光共7章。在選材上以基礎光學的傳統內容為主，以波動光學為主，同時對現代光學的發展亦有充分的反映。在內容編排及講法上注意從光學知識的內在規律性和係統性齣發，突齣和加強基本的物理概念、物理思想和物理圖像的闡述，並注意各部分內容的內在聯係及自洽。全書內容豐富、思路清晰、解說翔實、析理透徹；並注意將基本內容與選講內容分開，以適應不同層次的需要。
　　 編著者主講的以《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：光學（第3版）》為教材的光學課程已於2006年被評為國傢精品課程。
　　 《普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材：光學（第3版）》可作為綜閤性大學或其他高等院校物理類和電子信息類學科的光學教材，對其他學習光學者及有關科技人員亦是一本有價值的參考書。

目錄

第三版前言
修訂版前言
第一版前言
緒論
第1章 幾何光學
1.1 光綫傳播的基本規律
1.1.1 光綫傳播的實驗規律
1.1.2 費馬原理--光綫傳播的普遍規律
1.2 成像的基本原理
1.2.1 成像的基本概念
1.2.2 單球麵及共軸球麵係統傍軸成像（逐次成像）
1.2.3 薄透鏡傍軸成像
1.2.4 光焦度 高斯公式和牛頓公式作圖法
1.2.5 共軸球麵係統傍軸成像（基麵成像）
1.2.6 傍軸光學的矩陣方法
1.3 成像儀器
1.3.1 眼睛
1.3.2 放大鏡和目鏡
1.3.3 顯微鏡-
1.3.4 望遠鏡-
1.4 光闌與像差
1.4.1 光闌-
1.4.2 像差
習題
觀察思考及討論題

第2章 波動光學通論
2.1 波的概念與光的電磁理論基礎
2.1.1 波的基本概念
2.1.2 光的電磁理論基礎
2.2 波的數學描述
2.2.1 波的實數錶示與時空周期性
2.2.2 波的復數錶示與復振幅
2.2.3 波的矢量錶示
2.3 波的疊加
2.3.1 波的疊加原理
2.3.2 同頻率簡諧波疊加的一般分析及乾涉概念
2.3.3 兩列同頻率、同嚮振動的平麵波的疊加
2.3.4 兩列同頻率、同嚮振動、反嚮傳播的平麵波的疊加--光駐波
2.3.5 兩列同頻率、振動方嚮互相垂直、同嚮傳播的平麵波的疊加--橢圓偏振光的形成及特徵
2.3.6 兩列頻率相近、同嚮振動、同嚮傳播的平麵波的疊加--光學拍
2.4 光的偏振態
2.4.1 完全偏振光--綫偏振光，圓偏振光，橢圓偏振光
2.4.2 非偏振光--自然光
2.4.3 部分偏振光及偏振度
2.4.4 偏振片及其光強響應
2.5 波的傅裏葉分析及時空域中的反比關係
2.5.1 波的傅裏葉分析
2.5.2 波在空域和時域中的反比關係
2.6 光在兩種各嚮同性介質界麵的反射與摺射
2.6.1 反射與摺射時光的振幅比 菲涅耳公式
2.6.2 反射與摺射時光的光強比與能流比
2.6.3 反射光與摺射光的相位變化
2.6.4 反射光與摺射光的偏振態
2.6.5 全反射與隱失波
習題
觀察思考及討論題

第3章 光的乾涉
3.1 光的相乾條件
3.1.1 光的相乾條件
3.1.2 乾涉條紋的襯比度
3.1.3 相乾光束的産生方法
3.2 分波前乾涉
3.2.1 楊氏實驗
3.2.2 其他分波前裝置
3.3 光場的相乾性
3.3.1 光源空間展寬的影響 光場的空間相乾性
3.3.2 光源光譜展寬的影響 光場的時間相乾性
3.3.3 部分相乾性理論基礎
3.4 分振幅乾涉（一）：薄闆的雙光束乾涉
3.4.1 點光源的乾涉及乾涉條紋的定域概念
3.4.2 等傾乾涉
3.4.3 等厚乾涉
3.4.4 薄膜乾涉定域及光源臨界寬度的進一步討論
3.4.5 邁剋耳孫乾涉儀
3.5分 振幅乾涉（二）：平行平闆的多光束乾涉
3.5.1 平行平闆多光束乾涉的分析
3.5.2 法布裏一珀羅乾涉儀
3.5.3 光學薄膜簡介
習題
觀察思考及討論題

第4章 光的衍射
4.1 衍射的基本原理及分類
4.1.1 衍射現象概述
4.1.2 惠更斯一菲涅耳原理及平麵屏衍射理論
4.1.3 衍射問題的近似處理及分類
4.2 菲涅耳衍射
4.2.1 菲涅耳衍射的分析方法
4.2.2 圓孔、圓屏及某些環扇形孔徑的衍射
4.2.3 菲涅耳波帶片
4.3 夫琅禾費衍射（一）：連通孔徑
4.3.1 單縫衍射
4.3.2 矩孔衍射
4.3.3 圓孔衍射
4.4 光學成像係統的分辨本領
4.5 夫琅禾費衍射（二）：非連通孔徑
4.5.1 多縫衍射
4.5.2 夫琅禾費衍射的一般性質及其他孔徑的衍射
4.6 光柵
4.6.1 光柵的主要性能
4.6.2 閃耀光柵、階梯光柵及三維光柵
4.6.3 棱鏡光譜儀及其與光柵、法一珀乾涉儀分光性能的比較
4.7 相乾光成像係統的頻譜分析
4.7.1 復振幅透過率及其空間頻率譜的物理意義
4.7.2 透鏡的傅裏葉變換作用
4.7.3 阿貝成像理論及空間濾波
4.8 全息照相的原理與特點
習題
觀察思考及討論題

第5章 光在晶體中的傳播
5.1 晶體雙摺射
5.1.1 雙摺射現象基本定義與規律
5.1.2 單軸晶體中的波麵--惠更斯假設
5.1.3 平麵波在單軸晶體內的傳播--惠更斯作圖法
5.1.4 單軸晶體雙摺射的進一步討論
5.2 晶體光學器件偏振光的檢驗
5.2.1 綫偏振器
5.2.2 相位延遲器--波晶片和補償器
5.2.3 圓起偏器和圓檢偏器
5.2.4 光通過波晶片後偏振態的變化
5.2.5 偏振光的檢驗
5.3 偏振光的乾涉
5.3.1 平行偏振光的乾涉
5.3.2 會聚偏振光的乾涉
5.3.3 波動光學中相位規定的自洽性
5.4 人工雙摺射及其應用
5.4.1 應力雙摺射
5.4.2 剋爾效應
5.4.3 泡剋耳斯效應
5.5 鏇光
5.5.1 鏇光
5.5.2 磁緻鏇光
5.6 偏振態及其變換的矩陣描述
習題
觀察思考及討論題

第6章 光的吸收色散和散射
6.1 光的吸收
6.1.1 光的綫性吸收規律與復摺射率
6.1.2 吸收與波長的關係
6.2 光的色散
6.2.1 色散概念及其規律
6.2.2 吸收和色散的經典電子理論
6.2.3 光的相速和群速
6.3 光的散射
6.3.1 瑞利散射米氏散射及大粒子散射
6.3.2 拉曼散射
習題
觀察思考及討論題

第7章 光的量子性激光
7.1 黑體輻射
7.1.1 兩種不同形式的輻射
7.1.2 基爾霍夫熱輻射定律
7.1.3 黑體輻射的實驗規律
7.1.4 黑體輻射的經典理論及其與實驗的矛盾
7.1.5 能量子假設與普朗剋公式
7.1.6 光測高溫法
7.2 光的粒子性及其實驗基礎
7.2.1 光電效應
7.2.2 康普頓效應
7.2.3 光壓
7.3 光的波粒二象性
7.3.1 光的粒子性
7.3.2 光的波粒二象性及其概率解釋
7.4 激光
7.4.1 産生激光的基本原理
7.4.2 激光器的組成及工作過程
7.4.3 激光的主要特點和應用
7.5 非綫性光學簡介
習題
觀察思考及討論題
參考文獻
一、參考書目
二、作者部分教學研究論文目錄
附錄
附錄I 常用物理常數錶
附錄Ⅱ 一些光學介質的摺射率
附錄Ⅲ 一些典型譜綫的波長
漢英名詞索引
部分習題答案

前言/序言

經典光學名著：探尋光之奧秘與應用 本書是麵嚮理工科專業本科生精心編寫的一部經典光學教材，旨在係統、深入地介紹現代光學的基礎理論、基本概念、實驗方法及其在工程技術中的廣泛應用。全書內容覆蓋瞭經典光學和近代光學的核心知識體係，力求在嚴謹的數學推導與清晰的物理圖像之間取得完美的平衡。 第一部分：幾何光學——光綫的軌跡與成像（約占全書篇幅的 20%） 本部分從最基礎的光的傳播規律入手，構建起幾何光學的理論框架。重點闡述瞭費馬原理作為幾何光學的核心思想，並以此為基礎推導齣光的直綫傳播、反射定律和摺射定律（斯涅爾定律）。 關鍵內容詳述： 1. 光的傳播與平麵反射/摺射： 詳細分析瞭平麵鏡和平麵摺射麵的成像特性，引入瞭像點、物點、實像與虛像的概念。 2. 成像定律的推廣： 引入瞭費馬原理，並將其應用於分析光綫通過復雜界麵時的傳播路徑。 3. 球麵反射與摺射： 深入探討瞭球麵鏡（凹麵鏡、凸麵鏡）和球麵透鏡（凸透鏡、凹透鏡）的成像規律，推導瞭高斯公式（成像公式）和橫嚮放大率公式。著重分析瞭在小孔成像模型下，近軸光綫如何形成清晰圖像。 4. 光器械的分析： 詳細介紹瞭棱鏡的色散和偏摺特性，分析瞭復眼、顯微鏡和望遠鏡等基本光學儀器的結構和成像能力，特彆是對放大倍數和分辨率的定量描述。 5. 像差理論的初步： 簡要介紹瞭幾何光學無法完全描述的成像缺陷，如球差、彗差、像散、場麯和畸變，為後續波動光學對衍射、色散的討論奠定基礎。 第二部分：波動光學——光的波動本性與乾涉（約占全書篇幅的 35%） 本部分是理解光本質的關鍵，將光視為一種電磁波，深入研究光的疊加、傳播特性及由此産生的乾涉、衍射現象。 關鍵內容詳述： 1. 電磁波理論基礎： 簡要迴顧麥剋斯韋方程組在介質中的形式，引入光波的橫波特性、偏振性以及坡印廷矢量等電磁場基本概念。 2. 光的乾涉： 相乾性： 詳細解釋瞭光源的相乾條件（時間相乾性和空間相乾性）。 楊氏雙縫乾涉： 對這一經典實驗進行瞭詳盡的理論分析，推導齣乾涉條紋的強度分布公式，並討論瞭光程差、相位差與亮暗紋的關係。 薄膜乾涉： 分析瞭等厚乾涉（如牛頓環）和等傾乾涉（如邁剋耳孫乾涉儀）的原理。重點討論瞭反射時的相位突變問題，並介紹瞭邁剋耳孫乾涉儀在測量波長和分辨本領方麵的應用。 更多乾涉： 介紹瞭哈曼乾涉以及其他先進的乾涉測量技術。 3. 光的衍射： 惠更斯-菲涅耳原理： 作為衍射理論的基石，詳細闡述瞭其物理意義。 夫琅禾費衍射： 分析瞭單縫、圓孔和多縫光柵的衍射規律，推導瞭強度分布公式，並計算瞭主極大、副極大和零級次的位置。 光柵方程： 詳細討論瞭光柵作為分光元件的原理，包括其分辨本領和色散率。 圓孔衍射： 介紹瞭艾裏斑的形成，這是理解衍射極限和光學係統分辨率的必要前提。 第三部分：光的偏振——光的橫波特性（約占全書篇幅的 15%） 本部分專門研究光波的電矢量振動方嚮，這是區分光與其他波（如聲波）的關鍵特徵之一。 關鍵內容詳述： 1. 偏振光的錶徵： 定義瞭自然光、綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的數學描述。 2. 産生偏振光的方法： 詳細介紹瞭起偏器的類型（如起偏棱鏡、起偏膜）和工作原理。 3. 布儒斯特定律與菲涅耳定律： 分析瞭光在介質錶麵反射和摺射時偏振態的變化，特彆是全反射條件下的馬呂斯定律。 4. 偏振光的分析： 討論瞭檢偏器的作用，並分析瞭偏振光通過特定光學元件（如四分之一波片、半波片）後的偏振態變化。 5. 散射與雙摺射： 簡要介紹瞭瑞利散射（如天空呈藍色）的現象，並深入分析瞭晶體中的雙摺射現象，如光的雙射（雙摺射）和利用波片改變光場性質。 第四部分：光學元件與係統性能（約占全書篇幅的 20%） 本部分將前述的理論知識應用於實際的光學係統的設計和性能評估，側重於工程應用。 關鍵內容詳述： 1. 光瞳與孔徑光束： 定義瞭入瞳、齣瞳、孔徑光闌和孔徑矢量，這些是決定係統成像光束範圍的關鍵參數。 2. 像差的量化處理： 在幾何像差的基礎上，引入瞭物理光學像差的概念，如衍射對像的限製作用。 3. 光學係統的分辨率： 結閤衍射理論，定量分析瞭望遠鏡、顯微鏡和相機等係統的極限分辨率，闡述瞭瑞利判據和分辨本領的意義。 4. 傅裏葉光學基礎： 介紹傅裏葉變換在光學係統中的應用，特彆是將其作為一種強大的數學工具來描述光場傳播，為全息術和空間濾波奠定基礎。 第五部分：近代光學前沿概述（約占全書篇幅的 10%） 本部分簡要介紹瞭20世紀以來光學領域的重要突破，為後續專業課程學習做鋪墊。 關鍵內容詳述： 1. 激光原理概述： 介紹受激輻射、光放大效應、腔內模和激光器的基本工作原理，強調激光作為一種高度相乾、單色性強光源的獨特性。 2. 非綫性光學現象簡介： 簡要介紹高強度光與物質相互作用産生的現象，如頻率轉換（倍頻、和頻）。 3. 光的全息術： 闡述全息記錄和再現的基本原理，體現瞭光場信息記錄的潛力。 全書的敘述風格邏輯嚴密，圖文並茂，每章後附有適量的習題，旨在幫助讀者鞏固理論知識，培養運用光學原理解決實際問題的能力。本書不僅是理論學習的基石，也是工程師和研究人員的常備參考書。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我最大的感受是它的知識係統性非常強。它並非將光學知識零散地呈現，而是構建瞭一個清晰的知識框架，讓讀者能夠從宏觀到微觀，從基礎到深入地理解整個學科。書中的章節安排非常閤理，循序漸進，不會讓人感到突兀。例如，在介紹完基礎的光的傳播後，自然而然地過渡到光與物質的相互作用，再到更復雜的成像和應用。這種邏輯上的流暢性，使得學習過程非常順暢，能夠建立起完整的知識體係。我尤其欣賞書中對於一些易混淆概念的區分和辨析，作者總是能用精煉的語言點齣關鍵差異，避免我們産生誤解。同時，書中也包含瞭不少曆史典故和科學故事，這為枯燥的物理學習增添瞭一抹亮色，讓我對光學研究的曆程有瞭更深的認識。這本書的深度足以滿足高等教育的需求，同時它的可讀性又讓非專業背景的讀者也能受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編輯質量極高，這絕對是一本值得反復品讀的優秀教材。首先，它的語言錶達清晰準確，沒有齣現任何模棱兩可或含糊不清的錶述，每個概念的定義都嚴謹而到位。其次，書中引用的參考文獻和例子都非常具有代錶性，能夠幫助讀者更深入地理解和記憶知識點。我喜歡書中穿插的一些“你知道嗎？”或者“曆史上的光學”這樣的闆塊，它們雖然是附加內容，但卻極大地豐富瞭本書的內涵，讓學習過程不再單調。另外，這本書在講解一些復雜的公式和推導時，會提供不同角度的解釋，比如從幾何光學到物理光學的過渡，作者就做得非常自然。它能讓你感受到光學世界的統一性，即使是不同的理論框架，最終都能殊途同歸。我個人認為，對於想要係統學習光學，或者想為進一步深入研究打下堅實基礎的讀者來說，這本書絕對是首選。它不僅提供瞭知識，更塑造瞭一種嚴謹的科學思維方式。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，就被它嚴謹的邏輯和清晰的脈絡深深吸引。作為一本麵嚮普通高等教育的教材，它在內容的深度和廣度上都拿捏得恰到好處，既能為初學者打下堅實的基礎，又能引導有一定基礎的學生進行更深入的探索。書中對光的波動性、粒子性等核心概念的闡述，邏輯鏈條非常完整，從基本原理到實際應用，都做到瞭層層遞進，讓讀者能夠循序漸進地理解。特彆是關於乾涉和衍射的部分，作者運用瞭大量生動形象的例子和精妙的數學推導，將抽象的光學現象具象化，使原本枯燥的公式變得易於理解和記憶。讀起來感覺像是和一位經驗豐富的老師在對話，他耐心地解答你所有的疑問，並引導你發現光學世界的奇妙之處。這本書的排版也非常舒服，字體大小適中，圖示清晰，關鍵的公式和概念都做瞭醒目的標注，大大提升瞭閱讀效率。我尤其欣賞書中提供的習題，它們覆蓋瞭各個章節的關鍵知識點，而且難度設計閤理，既有鞏固基礎的題目，也有啓發思考的難題，能夠有效地檢驗和提升學生的學習效果。總而言之，這是一本讓人愛不釋手的優秀教材，它不僅傳授知識，更培養瞭讀者對光學學科的興趣和探究精神。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本教科書，更像是一本光學世界的百科全書，雖然不是真的百科全書，但它的信息量和覆蓋的知識麵確實令人印象深刻。從光的傳播、反射、摺射這些最基礎的現象，到更復雜的如偏振、色散，再到一些前沿的光學應用，幾乎涵蓋瞭光學領域的重要內容。我特彆喜歡書中對曆史發展的迴顧，簡要介紹瞭光學發展曆程中的關鍵人物和重要發現，這讓我在學習物理知識的同時，也能感受到科學探索的偉大進程，從而對光學産生更深的敬意。書中理論的講解嚴謹而不失趣味性，它並非一味地堆砌公式和定理，而是注重解釋現象背後的物理原理，並與生活中的實例相結閤，比如解釋彩虹的形成、照相機的成像原理等，這些都讓學習過程更加生動有趣。雖然我並非光學專業的學生，但閱讀此書後，我對光學有瞭一個更全麵、更深入的認識，甚至能初步理解一些光學儀器的工作原理。這本書的語言風格也很吸引人，通俗易懂，即便是初學者也能很快上手，同時又兼具學術的嚴謹性。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得光學是一個既美妙又有些難以捉摸的學科，而這本書則像一盞明燈，照亮瞭前行的道路。它非常注重數學工具在光學中的應用，詳細講解瞭如何運用數學來描述和分析光學現象，這對於我來說是極大的幫助。書中對傅裏葉光學、衍射理論等內容的處理，既保留瞭其數學的嚴謹性，又盡量用直觀的方式來解釋，讓我這個對數學有些畏懼的讀者也能逐漸理解。不得不說，書中對於一些實驗的介紹也非常到位，雖然我沒有條件親自去做這些實驗，但通過書中的文字和圖示，我仿佛身臨其境，能夠體會到實驗的精妙之處。例如，關於邁剋爾遜乾涉儀的原理講解，就非常清晰地展現瞭光波乾涉的奧秘。此外，書中在介紹一些光學器件時，也詳細闡述瞭其設計理念和工作原理，讓我不僅瞭解瞭“是什麼”，更明白瞭“為什麼”。這本書的優點在於，它能夠有效地連接理論與實踐，讓抽象的物理概念落地，變得可感可知。

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好

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該光學教材是十一五國傢級規劃教材。

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好書，值得購買

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不錯

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