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刘晨 编

图书标签:

• 光学
• 应用光学
• 物理学
• 工程学
• 光电技术
• 光学仪器
• 激光
• 衍射
• 干涉
• 偏振

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111313397

版次：1

商品编码：10550857

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育测控技术与仪器规划教材

开本：16开

出版时间：2011-03-01

用纸：胶版纸

页数：211

字数：334000

正文语种：中文

内容简介

　　《应用光学》系统地介绍了应用光学的基本原理、方法及应用。主要内容包括几何光学的基本概念和基本定律、共轴球面光学系统、理想光学系统、平面与平面系统、光学系统的光束限制、光度学与色度学基础、像差基础理论、像质评价、典型光学系统及计算机辅助光学设计、现代光学系统。
　　本书可作为高等学校光信息科学与技术专业、测控技术及仪器专业等本科生的教材，也可作为学习光学的其他专业的教材和光学行业的技术人员的参考书。

目录

前言
第1章　几何光学的基本概念和基本定律
1.1　几何光学的基本概念
1.2　几何光学的基本定律和全反射
1.3　费马原理和马吕斯定律
【重点内容】
【例题】
【习题】
第2章　共轴球面光学系统
2.1　实际光线的光路计算
2.2　近轴光线的光路计算和近轴光学的基本公式
2.3　共轴球面系统的成像
2.4　球面反射镜
【重点内容】
【例题】
【习题】
第3章　理想光学系统
3.1　理想光学系统的概念及性质
3.2　理想光学系统的基点和基面、焦距
3.3　理想光学系统的质像
3.4　理想光学系统的组合
3.5　透镜
【重点内容】
【例题】
【习题】
第4章　平面与平面系统
4.1　平面反射镜
4.2　平行平板
4.3　反射棱镜
4.4　折射棱镜和光楔
4.5　平面系统成像方向的判断
【重点内容】
【例题】
【习题】
第5章　光学系统的光束限制
5.1　孔径光阑
5.2　视场光阑
5.3　渐晕
5.4　远心光路和场镜
5.5　景深和焦深
【重点内容】
【例题】
【习题】
第6章　光度学与色度学基础
6.1　辐射量和光学量及其单位
6.2　光传播过程中光学量的变化规律
6.3　像平面的光照度
6.4　光学系统中光能损失的计算
6.5　人眼的颜色视觉
6.6　色度学中的几个基本概念
6.7　CIE标准色度系统
【重点内容】
【例题】
【习题】
第7章　像差基础理论
7.1　球差
7.2　彗差
7.3　像散
7.4　场曲
7.5　畸变
7.6　色差
【重点内容】
【例题】
【习题】
第8章　像质评价
8.1　几何像差
8.2　波像差
8.3　波像差对中心点亮度的影响
8.4　分辨率
8.5　光学传递函数
8.6　能量集中度
【重点内容】
【例题】
【习题】
第9章　典型光学系统
9.1　眼睛
9.2　放大镜
9.3　显微镜
9.4　望远镜
9.5　摄影系统
9.6　投影系统
9.7　计算机辅助光学设计
【重点内容】
【例题】
【习题】
第10章　现代光学系统
10.1　激光光学系统
10.2　光纤光学系统
10.3　红外光学系统
【重点内容】
【例题】
【习题】
部分习题参考答案
参考文献

前言/序言

深入探索：非应用光学领域的经典著作精选 本导读将聚焦于非应用光学领域的几本重量级著作，旨在为读者提供一个广阔的视角，了解光学科学的理论基石、前沿分支及其在基础研究中的深远影响。这些书籍系统地阐述了光与物质相互作用的基本物理原理，涉及的范围涵盖了从经典电磁理论的精妙推导到量子力学在光子学中的深刻应用。 --- 一、《电磁场理论基础与波的传播》（Advanced Electromagnetic Theory and Wave Propagation） 作者/团队： 著名物理学家 [虚构作者 A] 核心内容概述： 本书是理解所有光学现象的数学和物理学根基。它并非直接讲解透镜、棱镜或激光器的具体工程应用，而是将重点放在麦克斯韦方程组的严格推导、复数形式的解析解，以及在不同介质（各向同性、各向异性、非均匀）中电磁波的传播特性上。 详细章节侧重： 1. 麦克斯韦方程组的向量分析与规范选择： 深入探讨了电磁势的概念、洛伦兹规范与库仑规范的选择对实际问题求解的影响。尤其对时变场的动态特性进行了详尽的讨论，强调了电磁波作为能量传输载体的本质。 2. 平面波的边界条件与反射/折射的严格推导出： 书中花费大量篇幅详细推导了菲涅耳公式（Fresnel Equations），但其目的在于展示波如何在界面处满足场连续性的约束，而非用于计算光学系统的性能指标。此外，书中还包含了对全内反射（Total Internal Reflection）现象的深入探究，从能量流的角度解释了其物理机制。 3. 波导理论的早期发展： 重点介绍了解析求解平行板波导和圆波导中TE/TM模式的数学方法，阐述了截止频率（Cutoff Frequency）的物理意义——即电磁波在特定结构中传输的能量限制。这部分内容奠定了现代光纤通信理论的数学基础，但书中侧重于电磁场分布本身，而非光纤的损耗或带宽。 4. 辐射理论的开端： 介绍了惠更斯-菲涅耳原理（Huygens-Fresnel Principle）的严格数学表述，特别是斯特拉顿-希尔伯特积分公式（Stratton-Hilbert Integral），用于计算远场辐射场的分布，这为后续研究天线理论和散射理论提供了工具。 本书价值： 本书是理论物理研究生和从事电磁散射、电磁兼容性（EMC）研究人员的必备参考书。它要求读者具备扎实的微积分和偏微分方程基础，致力于从第一性原理构建对光波行为的理解。 --- 二、《凝聚态物质中的光响应：晶格振动与电子激发》（Light-Matter Interaction in Condensed Matter: Phonons and Excitons） 作者/团队： 固体物理学权威 [虚构作者 B] 核心内容概述： 本书将视角从自由空间转向物质内部，探讨光子（电磁辐射）如何与固体材料中的微观粒子（电子、晶格振动）发生量子力学层面的相互作用。重点在于材料的本征光学性质的源头。 详细章节侧重： 1. 晶格振动与红外吸收（声子效应）： 详细分析了晶体中原子集体振动的模式——声子（Phonons）的量子化概念。书中通过德拜模型和朗之万方程，推导出红外光吸收与晶格振动模式的耦合强度，解释了材料的红外光谱特征，例如特征吸收峰的宽度和位置与声子散射率的关系。 2. 电子能带结构与吸收边： 深入讲解了固体能带理论（Bloch定理），并基于此推导了光吸收系数与态密度（Density of States）的关系。重点讨论了直接带隙和间接带隙材料的吸收特性差异，以及激子（Excitons）——电子-空穴准粒子在低温下的形成和能级结构。 3. 拉曼散射的量子理论： 本部分采用半经典方法，将入射光视为经典电磁场，将材料极化率的变化视为量子态的微小扰动。详细推导了拉曼散射截面，解释了斯托克斯（Stokes）和反斯托克斯（Anti-Stokes）散射的强度差异，这在分子光谱学和材料表征中至关重要。 4. 非线性光学效应的微观起源（I阶）： 探讨了在强电场作用下，材料的宏观极化率张量（如居里电光效应）如何与微观的电荷密度分布变化相关联，侧重于理论模型而非器件实现。 本书价值： 这是材料物理、凝聚态物理研究人员理解半导体、介电体等材料光学特性的关键参考书。它侧重于“为什么”材料会以特定的方式与光相互作用，而非如何设计一个优化的光学元件。 --- 三、《量子场论在光学中的应用：光子与量子态的操控》（Quantum Field Theory in Photonics: Manipulation of Photonic States） 作者/团队： 量子光学与量子信息领域专家 [虚构作者 C] 核心内容概述： 本书将光学研究提升到量子力学的层面，将光场视为由光子组成的量子场。它致力于使用量子场论的语言来描述和分析光的非经典特性，如纠缠、压缩态和量子噪声。 详细章节侧重： 1. 量化电磁场（Quantization of the EM Field）： 采用正规排序和对易关系来构建光场的哈密顿量，将经典电磁波分解为湮灭算符 ($hat{a}$) 和产生算符 ($hat{a}^dagger$)。详细阐述了光子数的本征态（Fock States）的构建和性质。 2. 光场的相干态与压缩态： 详尽介绍了相干态（Coherent States，与经典光场对应）的性质，以及压缩态（Squeezed States）的构造方法。书中重点分析了压缩态如何实现不确定性原理在特定方向上的重新分配，例如，降低相位噪声以提高干涉测量的灵敏度。 3. 光与两能级原子（TLA）的耦合： 使用半经典近似和薛定谔绘景描述光场驱动下的原子动力学，推导出拉比振荡（Rabi Oscillations）。随后，转向量子电动力学（QED）框架，探讨自发辐射（Spontaneous Emission）的量子涨落起源，及其在空腔中的抑制（如Purcell效应的理论推导）。 4. 量子噪声理论与测量： 讨论了内禀噪声（Shot Noise）的来源，并引入海森堡绘景来描述系统与环境的耦合。书中分析了如何通过最小不确定性波包的概念来理解光信号的固有极限，这与工程中追求的信噪比极限直接相关。 本书价值： 本书是量子信息、精密测量和基础物理学研究人员的进阶读物。它要求读者对量子力学、算符代数有深刻理解，目标在于从根本上理解光的量子本质和信息承载能力，而非光束的几何特性。 --- 这些著作共同构成了光学科学中“非应用”或“基础理论”的知识体系。它们聚焦于电磁波的场论描述、物质的微观响应机制以及光的量子本质，为所有光学技术的发展提供了不可或缺的理论基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我非常喜欢，那种深邃的蓝色搭配上简洁的光线图案，一下子就吸引了我。我本以为它会是一本纯粹的理论书籍，可能充斥着晦涩难懂的公式和图表，但翻开之后，我发现我的担忧是多余的。它的排版非常清晰，字体大小适中，阅读起来很舒服。每一章的开头都有一个简短的引言，帮助读者快速了解本章的主题，这一点做得非常贴心。我尤其欣赏它在解释概念时使用的比喻和类比，让那些抽象的光学原理变得生动形象，就像是给我打开了一扇通往新世界的大门。我之前对光学一直感觉很遥远，甚至有些畏惧，但这本书以一种非常友好的方式，让我逐渐理解并爱上这个领域。作者的写作风格非常严谨，但又不失趣味性，能够感受到他在这本书中倾注的心血。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我并不是光学专业的科班出身，对这个领域的知识储备非常有限。在阅读《应用光学》之前，我甚至有些担心自己是否能够理解其中的内容。然而，这本书的讲解方式真的让我大为惊喜。作者非常注重循序渐进，从最基础的光的传播、反射、折射等概念开始，一步步深入到更复杂的衍射、干涉、偏振等现象。而且，他会在每个概念的讲解后，立刻给出与之相关的实际应用实例，这种“讲解—应用”的模式，极大地降低了学习的门槛。即使是初学者，也能在阅读过程中逐渐建立起完整的知识体系。书中的插图和图示也非常丰富，能够直观地帮助理解抽象的几何光学和物理光学原理，这是我非常看重的一点。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到《应用光学》这本书时，我最大的期待是它能够提供一些新颖的视角和前沿的应用知识。事实证明，这本书完全没有让我失望。它在介绍传统光学内容的同时，还涉及了许多新兴的光学技术，比如光学成像、光通信、光电子学等。书中对这些领域的介绍，既有理论深度，又不乏实践指导意义。我特别欣赏它在探讨未来发展趋势时，提出的富有洞察力的观点，让我对光学技术的未来充满期待。此外，这本书的参考文献也非常详实，这对于我进一步深入研究感兴趣的某个方向非常有帮助。总而言之，这是一本兼具学术性和实用性的优秀著作，值得反复阅读和深入研究。

评分☆☆☆☆☆

我在寻找一本能让我对光学的实际应用有更深入了解的书籍，而这本《应用光学》恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在基础理论的讲解，更重要的是，它将那些理论与我们日常生活中的各种现象和技术紧密联系起来。比如，在讲到透镜的时候，作者不仅仅介绍了它的成像原理，还详细阐述了它在相机、显微镜、望远镜等设备中的具体应用，甚至还提到了隐形眼镜和眼镜的设计原理。这让我感觉学到的知识是活生生的，并且能够立刻应用到生活中的思考中去。书中的案例分析也十分详尽，每一个案例都能够清晰地展示光学原理是如何解决实际问题的。这种从理论到实践的完整呈现，让我对光学产生了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对光学的魅力深感着迷，特别是它如何在现代科技中扮演着至关重要的角色。这本书的出版，无疑为我提供了一个绝佳的学习平台。我发现它在介绍各种光学器件和技术时，非常注重其背后的科学原理，并且不回避复杂的数学推导，但同时又会用通俗易懂的语言来解释这些公式的意义和应用。例如，在讲到激光技术时，作者不仅详细介绍了激光的工作原理，还深入探讨了激光在通信、医疗、工业等领域的广泛应用，以及相关的技术挑战和发展趋势。这种深度和广度的结合，让我受益匪浅。对于想要系统学习光学，或者对某个特定光学应用领域感兴趣的读者来说，这本书绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

内容言简意赅，简明扼要

评分☆☆☆☆☆

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