光學（第4版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[印度] Ajoy Ghatak 著，張曉光，席麗霞，餘和軍 譯

圖書標籤:

• 光學
• 物理學
• 光
• 光學儀器
• 光學原理
• 衍射
• 乾涉
• 偏振
• 傅裏葉光學
• 激光

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302339489

版次：1

商品編碼：11346532

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-10-01

用紙：膠版紙

頁數：678

字數：1085000

正文語種：中文

內容簡介

　　1960年，激光器誕生，從那以後，光學領域裏的“文藝復興”運動開始瞭。從光放大器到激光物理，從光縴光學到光縴通信，從光數據處理到全息術，從光傳感器到DVD技術，從超短脈衝到超連續譜，光學在科學與工程的幾乎所有分支中都有重要的應用。光學除瞭大量的實際應用之外，在人們不斷追問“光的本性”的過程中，在科學領域引發瞭兩場革命。量子力學的發展起源於人們試圖理解“光的量子性”；而相對論的起因是對於綜閤電和磁定律的麥剋斯韋方程組的研究。正是由於光學在科學與工程領域的這種地位，作為本科生的《光學》課程，不僅對於物理學專業的學生是必須的，對於工程專業的學生同樣也是“必須的”。雖然用一本光學書試圖涵蓋所有方麵是不可能的，但是本書還是努力對這個激動人心的領域中許多重要的課題給齣瞭一個全麵的闡述，以滿足科學與工程的本科生學習光學課程的需要。

內頁插圖

目錄

第1章 光學史
參考文獻和推薦讀物
第2章 光是什麼
2．1 引言
2．2 微粒模型
2．3 波動模型
2．4 輻射的粒子性
2．5 物質的波動性
2．6 測不準原理
2．7 單縫衍射實驗
2．8 物質波的概率解釋
2．9 乾涉實驗的理解
2．10 光子的偏振
2．11 時間一能量不確定關係
小結
習題
題解
參考文獻和推薦讀物
第一部分 幾何光學
第3章 費馬原理及其應用
3．1 引言
3．2 從費馬原理推導反射定律和摺射定律
3．3 非均勻媒質中的光綫路徑
3．4 光綫方程與它的解
3．5 光綫在各嚮同性媒質和各嚮異性媒質的分界麵的摺射
小結
習題
參考文獻和推薦讀物
第4章 光綫經過球麵的摺射與反射
4．1 引言
4．2 在單一球麵上的摺射
4．3 在單一球麵上的反射
4．4 薄透鏡
4．5 透鏡的主焦點和焦距
4．6 牛頓公式
4．7 橫嚮放大率
4．8 球麵的齊明點
4．9 笛卡兒卵形麵
4．10 齊明點存在的幾何證明
4．11 正弦條件
小結
習題
參考文獻和推薦讀物
第5章 傍軸光學的矩陣方法
5．l 引言
5．2 矩陣方法
5．3 主平麵（單位麵）
5．4 節平麵
5．5 兩薄透鏡構成的係統
小結
習題
參考文獻和推薦讀物
第6章 像差
6．1 引言
6．2 色差
6．3 單色像差
小結
習題
參考文獻和推薦讀物
第二部分 振動與波動
第7章 簡諧運動、受迫振動和摺射率的起源
7．1 引言
7．2 簡諧運動
……
第三部分 乾涉
第四部分 衍射
第五部分 光的電磁特性
第六部分 光子
第七部分 激光與光縴光學
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D

精彩書摘

　　2．3 波動模型
　　雖然微粒模型解釋瞭光在自由空間中的傳播問題，並預言瞭反射和摺射定律的正確形式，但是隨之而來的大量實驗觀察（像乾涉、衍射和偏振）並不能在光的微粒模型的基礎上加以解釋。曆史上，“牛頓環”——光的波動特性的一種完美錶現，在17世紀中葉為鬍剋 （Hooke）所觀察到。這種環以牛頓命名，是因為最初牛頓用微粒模型給齣瞭牛頓環的成因， 但隨後，人們發現這種解釋並不能令人滿意。基於波動模型對牛頓環的解釋，將在第15章 進行討論。牛頓對牛頓環的解釋在許多文獻中都可以找到見文獻。
　　大約在1665年，意大利的物理學傢弗朗西斯科。格裏馬爾（Francesco Grimaldi）觀察到當白光通過小孔時的衍射現象，他可能是第一個觀察到這一現象的人。格裏馬爾迪從衍射現 象得齣結論（引自互聯網），光是一種錶現為波樣運動的流體，而鬍剋後來也觀察到瞭這一現象。在後麵的章節中將討論，隻有在光的波動模型下，對於衍射現象的解釋纔令人滿意。這個模型由惠更斯在1678年首先提齣（文獻），並且應用這個波動模型，惠更斯也可以解釋反射定律和摺射定律（參見第12章），還可以說明由丹麥物理學傢巴托林於1669年發現的雙摺射現象（參見第22章）。然而，由於牛頓的令人尊敬的權威性，使他周圍的人比牛頓自己更忠實於他的微粒理論，反而沒有人相信惠更斯的波動理論。這種情況一直延續到托馬斯．楊於1802年做齣瞭著名的楊氏乾涉實驗，該實驗隻有用光的波動模型纔能解釋，纔改變瞭Jg--~麵（見第14章）。此外，在惠更斯的時代，人們已經知道光是沿直綫傳播的，而惠更斯在運用他的波動理論解釋光的直綫傳播時，試圖援引的一些假設都不切實際，這一缺陷也是人們不能馬上接受他的波動模型的原因之一。楊證明瞭光波的波長大約為6×10-5cm。正是因為波長是那樣小，導緻衍射效應不明顯，因而光近似是沿直綫傳播的。的確，完全不考慮波長有限性的光學的這一分支稱為幾何光學，其中，光綫定義為A--0的條件下光能量傳播的路徑。
　　1802年，楊令人滿意地解釋瞭牛頓環的成因。1808年，馬呂斯觀察到光的偏振現象，但他並沒有試圖解釋這種現象。1816年，菲涅爾運用波動理論，給齣瞭對衍射現象的滿意解釋，並計算瞭各種形狀的孔與直邊産生的衍射圖樣。1816年，菲涅爾和阿喇果一起完成瞭著名的綫偏振光疊加實驗，而楊對光是橫波的假設，解釋瞭這個實驗。
　　到瞭19世紀第二個25年時期，波動理論看來取得瞭牢固的地位。由於當時人們認為波傳播時需要媒質，彈性以太理論得以建立。1832年，菲涅爾運用以太振動模型導齣瞭反射率與透射率的錶達式。泊鬆、納維爾、柯西和其他許多物理學傢都對以太理論的發展做齣瞭貢獻，這一理論也促進瞭彈性理論的發展。然而在對這一模型的解釋上，還有諸多的睏難，我們現在也知道瞭以太並不存在，因此，我們將不探討這眾多理論的細節。
　　19世紀也見證瞭電磁學的發展。1820年，奧斯特發現瞭電流可以産生磁效應。不久之後，安培就發現瞭兩條平行的載流導綫間可以相互吸引。大約1830年，法拉第進行瞭變化磁場感應産生電動勢的實驗，亨利在大約相同的時間也做瞭類似的實驗，實驗定律稱作法拉第一亨利定律。
　　不久，麥剋斯韋擴展瞭安培環路定律指齣變化的電場也能産生一個磁場。他將所有電的和磁的定律總結為方程組的形式（現在被稱作麥剋斯韋方程組（參見第23章），並從這一方程組齣發，推導齣一個波動方程，預言瞭電磁波的存在（參見第23章）。他根據所導齣的波動方程，錶明用兩種方法測量一定數量的電荷值的實驗，可以計算齣電磁波的速度。這兩個測量實驗在1856年由科耳勞什（Kohrauseh）與韋伯（Weber）完成。
　　……

前言/序言

宇宙的奧秘：現代天體物理學導論 作者： [此處可填入一位著名虛構天體物理學傢的名字] 齣版社： [此處可填入一傢權威的學術齣版社名稱] 版次： 第一版 --- 內容提要 本書旨在為對宇宙起源、結構和演化充滿好奇的讀者提供一個全麵而深入的現代天體物理學圖景。我們不再滿足於僅憑肉眼觀測星辰，而是利用跨越電磁波譜、引力波和中微子探測的尖端技術，揭示那些隱藏在光綫之下的宏大敘事。 本書結構清晰，邏輯嚴謹，從宇宙學的基礎框架齣發，逐步深入到恒星的誕生與死亡，再到星係的形成與碰撞，最終探討暗物質和暗能量這些塑造瞭我們可見宇宙的神秘力量。全書貫穿瞭現代物理學的核心理論，如廣義相對論、量子場論的初步應用，並結閤瞭最新的天文觀測數據，力求展現一個動態、演化的宇宙模型。 第一部分：宇宙學的基石與早期宇宙 本部分奠定瞭理解現代天體物理學的理論基礎，並帶領讀者迴到宇宙最原始的時刻。 第一章：時空與引力的幾何學 本章首先迴顧瞭經典力學與狹義相對論的局限性，進而係統介紹愛因斯坦的廣義相對論。我們將探討時空彎麯的概念，理解引力場方程的物理意義，並介紹弗裏德曼方程（Friedmann Equations）作為描述均勻、各嚮同性宇宙膨脹的數學工具。本章強調瞭測地綫（Geodesics）在描述物體運動中的核心作用，並簡要介紹瞭黎曼幾何的基礎概念，但避免深入晦澀的數學推導，側重於物理圖像的建立。 第二章：宇宙的膨脹與基準模型 本章詳細闡述瞭哈勃-勒梅特定律的實驗證據，包括紅移的物理起源和距離梯度的構建。我們將深入分析標準宇宙學模型 $Lambda ext{CDM}$（Lambda Cold Dark Matter），闡明暗能量（$Lambda$）和冷暗物質（CDM）在擬閤觀測數據中的必要性。通過對宇宙微波背景輻射（CMB）的分析，我們討論瞭其溫度各嚮異性與早期宇宙密度漲落的關係，以及測量這些漲落對確定宇宙幾何形狀和物質密度的關鍵作用。 第三章：暴脹理論與奇點之謎 暴脹理論作為解決早期宇宙視界問題和磁單極子問題的最有力候選理論被詳盡介紹。我們探討瞭標量場（如Inflaton場）的動力學，以及暴脹結束時如何“再加熱”為後來的粒子産生提供能量。本章還嚴肅討論瞭奇點問題（如大爆炸奇點）的不可避免性，並引入瞭量子引力作為未來理論的必然需求。 第二部分：恒星的生命周期：核火的熔爐 本部分聚焦於宇宙中最基本、最活躍的結構單元——恒星的誕生、演化和死亡。 第四章：星際介質與分子雲的引力坍縮 恒星的搖籃是寒冷、緻密的星際分子雲。本章描述瞭星際介質（ISM）的化學成分、熱力學狀態和磁場結構。我們將運用Jeans不穩定判據來解釋雲團何時開始引力坍縮，並分析磁場和湍流如何阻礙或調控坍縮過程。重點討論瞭原恒星（Protostar）的形成階段及其吸積盤的特性。 第五章：主序星的穩定燃燒 一旦核心溫度達到一定閾值，核聚變便啓動。本章詳細分析瞭質子-質子鏈和CNO循環這兩種主要的能量産生機製，並解釋瞭它們各自在不同質量恒星中的主導地位。我們深入探討瞭恒星結構方程（靜力學平衡、熱流方程、流體連續性方程），並引入瞭Hertzsprung-Russell（H-R）圖作為描述恒星演化狀態的核心工具。 第六章：大質量恒星的終結：超新星與重元素工廠 對於質量超過太陽數倍的恒星，其生命以壯觀的爆炸告終。本章詳細描述瞭恒星晚期結構（如氦核、碳核的形成）以及鐵核的形成是不可避免的終點。隨後，我們剖析瞭II型超新星的機製，重點關注核心坍縮如何引發奇點形成或中子星/黑洞的誕生，以及快速中子捕獲過程（r-process）如何解釋宇宙中重元素（如金、鈾）的起源。 第七章：白矮星、中子星與黑洞 本章探討瞭恒星演化的殘骸。我們將利用泡利不相容原理解釋白矮星的電子簡並壓力，並介紹錢德拉塞卡極限的意義。對於中子星，我們探討瞭強核物理、脈衝星現象（包括其精確的計時學應用），以及它們在雙星係統中通過吸積盤産生的X射綫爆發。最後，我們以廣義相對論的預測為基礎，介紹瞭史瓦西半徑、事件視界，並討論瞭霍金輻射的初步概念。 第三部分：星係、結構與宇宙的宏觀網絡 本部分將視角擴展到更大的尺度，探索恒星聚集形成的星係及其在宇宙網中的分布。 第八章：星係的形態學與動力學 從銀河係到遙遠的類星體，星係是物質組織的主要形式。本章分類介紹瞭橢圓星係、螺鏇星係和不規則星係的形態特徵。我們將運用維裏定理（Virial Theorem）來估算星係團的質量，並分析鏇轉麯綫觀測如何無可辯駁地揭示瞭暗物質存在的證據。重點討論瞭恒星形成曆史（Star Formation History）如何體現在星係的顔色和光譜中。 第九章：活動星係核與宇宙的能量反饋 本章聚焦於星係中心那些極其明亮的“引擎”——活動星係核（AGN）。我們詳細描述瞭標準模型（如統一模型），解釋瞭吸積盤、噴流和相對論性客星（Relativistic Jets）的物理機製。討論瞭超大質量黑洞（SMBH）在星係形成和演化中通過輻射和噴流産生的強大反饋機製，以及這種反饋如何抑製過度的恒星形成。 第十章：宇宙的大尺度結構與星係團 宇宙並非均勻分布的，而是形成瞭縴維狀、空洞狀的宇宙網。本章利用統計方法（如功率譜）來量化這種結構的形成。我們探討瞭引力不穩定如何將物質從早期的小漲落拖曳至形成星係團和超星係團，並討論瞭星係團內部的X射綫氣體（熱等離子體）的性質。本章特彆強調瞭宇宙網的拓撲結構及其對物質演化的影響。 第十一章：引力波天文學的黎明 引力波是時空自身的漣漪，為我們提供瞭一個全新的“聽覺”窗口來觀測宇宙中最高能的事件。本章介紹瞭引力波的産生機製（如雙黑洞並閤、雙中子星並閤），並詳細闡述瞭LIGO/Virgo等探測器的工作原理和它們對檢驗強引力場的貢獻。雙中子星並閤事件（GW170817）如何首次將電磁波觀測與引力波觀測相結閤，從而精確測量瞭韆 আলোর 速度，將是本章的重點案例。 結語：未解之謎與未來展望 本書在最後對當前天體物理學的前沿問題進行瞭總結：暗物質的粒子性質、暗能量的本質及其時間演化、宇宙學常數問題、以及對量子引力理論的探索。本書鼓勵讀者站在現有知識的肩膀上，展望利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）、歐洲極大望遠鏡（ELT）等下一代設備所能帶來的革命性發現。 --- 本書特色 嚴謹的物理基礎： 脈絡清晰地將相對論和量子論的初步概念嵌入到天體物理學的具體問題中。 數據驅動的敘事： 所有理論解釋均與最新的觀測結果（如Planck衛星數據、超新星Ia觀測）緊密結閤。 概念的深度剖析： 不迴避復雜概念，但通過清晰的類比和圖示幫助讀者掌握如流體力學穩定性、輻射過程和場方程的物理內涵。 跨越尺度的統一性： 展示瞭從粒子尺度（核聚變）到最大尺度（宇宙網）的物理規律如何統一支配著宇宙的演化。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始拿到這本《光學（第4版）》時，並沒有抱太高的期望，畢竟光學在我看來一直是一個比較偏嚮理論的學科。然而，這本書的實際內容卻給我帶來瞭極大的驚喜。作者在保持理論高度的同時，非常注重物理圖像的構建，這對於我這種更偏嚮工程背景的讀者來說，簡直是雪中送炭。書中大量引入瞭與現代科技緊密相關的例子，比如光學傳感器的原理，光刻技術在半導體製造中的作用，以及最新的量子計算和光學通信的進展。這讓我感覺這本書非常有時代感，而且學習到的知識能夠直接與實際應用聯係起來，極大地激發瞭我的學習動力。書中的公式推導清晰明瞭，重點突齣，而且作者會適時地加入一些思考題，引導讀者去進一步探究。這本書的排版也很人性化，字體大小適中，章節劃分清晰，讓我閱讀起來非常舒適。我覺得這本書非常適閤那些想要深入瞭解光學在現代科技中扮演角色的讀者，它不僅能提供紮實的理論基礎，更能讓你看到光學這門學科無限的潛力。

評分☆☆☆☆☆

這次閱讀體驗絕對是顛覆性的！我之前接觸過一些光學相關的資料，但總感覺碎片化，缺乏係統性。而《光學（第4版）》這本書，就像一位經驗豐富的老教授，循序漸進地為我構建起瞭一個完整的光學知識體係。從最基礎的光的本性，到復雜的量子光學現象，每個章節的銜接都做得非常自然，邏輯性極強。讓我印象深刻的是，作者在講解理論的同時，並沒有忽略數學工具的重要性，而是將必要的數學推導融入其中，既保證瞭嚴謹性，又不至於讓讀者迷失在公式的海洋裏。那些對物理數學基礎稍有瞭解的讀者，讀起來會更加得心應手。書中的一些實驗設計和分析部分，也讓我對實驗的嚴謹性和測量誤差有瞭更深刻的認識。這不僅僅是一本理論書，更是一本教你如何進行科學研究的入門指導。我發現自己開始能夠用更專業的視角去審視生活中的各種光學現象，比如彩虹的形成，或者手機屏幕的光學原理。這種“融會貫通”的感覺，真的非常棒。這本書的深度和廣度都讓我非常滿意，相信經過這段時間的學習，我對光學領域的理解將達到一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

這本《光學（第4版）》絕對是光學領域的一部傑作。我特彆欣賞作者在處理復雜問題時的那種化繁為簡的能力。很多我之前認為極其睏難的公式和理論，在作者的筆下都變得井井有條。最讓我驚嘆的是，本書在講解經典光學的同時，還相當深入地探討瞭量子光學和非綫性光學等前沿領域。這讓我意識到，光學並非一個靜態的學科，而是在不斷地嚮前發展和演進。書中對實驗的論述，不僅僅是描述現象，更深入地分析瞭實驗的設計思路、數據處理方法以及結果的解釋，這對於培養嚴謹的科學思維至關重要。我反復查閱瞭書中關於偏振和衍射的部分，作者的講解角度非常獨特，從不同的物理模型齣發，提供多種理解同一現象的方式，這種多維度的視角非常有啓發性。同時，書中還穿插瞭許多曆史上重要的光學實驗，對這些實驗的背景、過程和意義的介紹，讓我對光學科學的發展有瞭更宏觀的認識。總而言之，這是一本既有深度又有廣度的書籍，無論你是初學者還是有一定基礎的研究者，都能從中獲益良多。

評分☆☆☆☆☆

我一直對光學現象背後的原理充滿好奇，市麵上也看過不少相關的書籍，但《光學（第4版）》給我帶來的震撼是前所未有的。這本書的敘述方式極其細膩，每一個概念的提齣都伴隨著詳盡的解釋和曆史淵源的追溯，讓我不僅僅是學習知識，更是在感受光學這門學科的發展脈絡。作者對曆史上的重要實驗和理論的介紹，讓我對那些偉大的科學傢們肅然起敬，也理解瞭為什麼這些理論至今仍然具有生命力。書中的一些篇章，例如關於光的波動說和粒子說的爭論，以及它們如何最終統一在量子力學框架下的過程，寫得尤為精彩，充滿瞭思想的火花。我被書中對物理直覺的培養方式深深吸引，作者通過巧妙的比喻和類比，將那些高深的物理概念轉化為易於理解的圖像，大大降低瞭學習門檻。我甚至會反復閱讀某些段落，每次都能從中獲得新的感悟。這本書的語言既嚴謹又不失生動，字裏行間流露齣作者深厚的學養和對光學事業的熱愛。它不僅僅是一本教科書，更像是一本關於科學探索精神的傳記，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界！作為一名光學領域的初學者，我一直覺得這個學科既迷人又有些令人望而生畏。拿到這本《光學（第4版）》後，我本以為會是一堆枯燥的公式和理論，但事實完全齣乎我的意料。作者的講解方式非常清晰流暢，即使是那些我之前覺得晦澀難懂的概念，比如衍射和乾涉，在這裏也變得生動易懂。書中大量的圖示和實例，讓抽象的光學現象變得觸手可及，仿佛我能親眼看到光波的傳播和相互作用。我尤其喜歡書中對實際應用的介紹，比如激光技術、光縴通信，甚至還有一些與生物醫學相關的光學成像技術。這讓我深刻體會到光學不僅僅是理論研究，更是現代科技發展不可或缺的基石。閱讀的過程就像是在進行一場精彩的探索之旅，我不僅學到瞭知識，更激起瞭我對光學領域更深層次的探究欲望。這本書的語言風格也很吸引人，沒有那種刻闆的教科書式的說教，反而充滿瞭引導性和啓發性，讓我覺得學習光學是一件充滿樂趣的事情。對於任何想要係統學習光學，或者對光學充滿好奇的朋友，我強烈推薦這本書，它絕對是開啓光學世界的一把金鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

印刷質量還行，慢慢看。

評分☆☆☆☆☆

印刷質量還行，慢慢看。

評分☆☆☆☆☆

內容不錯，適閤初學者細讀

評分☆☆☆☆☆

內容專業，有名的國外教材

評分☆☆☆☆☆

同事需要瞭解光學的東西，就買瞭！

評分☆☆☆☆☆

送的很及時，書的質量也不錯

評分☆☆☆☆☆

送的很及時，書的質量也不錯

評分☆☆☆☆☆

同事需要瞭解光學的東西，就買瞭！

評分☆☆☆☆☆

賺分來的 賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的賺分來的