光学原理 (德)Max Born(马科斯.玻恩), (美)Emil Wolf 电子工业出版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[德] Max Born（马科斯.玻恩），（美）E 著

图书标签:

• 光学
• 物理学
• 电磁学
• 波动光学
• 几何光学
• 衍射
• 干涉
• 偏振
• 量子光学
• 经典光学

店铺： 诺鼎言图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121289323

商品编码：11451877913

包装：平装

出版时间：2016-06-01

飞侠第3季 全套6册 飞侠书籍故事书 3-5-6岁儿童读物睡前故事 宝宝绘本连环画卡通图画书飞侠书全套第三季动画故事

经典光学著作精选书摘与导读：探索光波的奥秘 导读： 本书精选了二十世纪光学领域几部里程碑式著作中的核心章节，旨在为读者提供一个全面而深入的视角，以理解经典光学从波动理论到现代应用的演进历程。我们聚焦于理论基础的严谨推导、实验现象的精妙解释，以及光与物质相互作用的深刻洞察。本书内容涵盖了几何光学的基础框架构建、严格的波动光学方程的求解，特别是电磁场理论在光学中的应用，以及经典理论在处理衍射、干涉和偏振等复杂现象时的强大能力。 --- 第一章：几何光学基础与费马原理的现代诠释 本章深入探讨了描述光线传播的基本框架——几何光学。尽管几何光学是基于“光线”的近似概念，但其在解决成像系统（如透镜和反射镜）设计问题时仍然具有不可替代的地位。 1.1 光的传播路径：费马原理的普适性 我们从费马（Fermat）提出的“最短时间原理”出发，详细阐述了它是如何成为连接几何光学与更深层次波动光学理论的关键桥梁。费马原理不仅仅是时间上的“最短”，更应理解为光程函数的极值原理。我们将分析光线在不同介质界面处的反射和折射定律，如何通过变分法从费马原理中自然导出。这包括对斯涅尔（Snell）定律的严格几何推导，并讨论在非均匀介质（如大气或梯度折射率透镜）中光线轨迹的计算方法——即求解欧拉-拉格朗日方程。 1.2 像差理论的系统分析 几何光学在处理完美成像方面表现出色，但实际光学系统总是存在像差。本章详细解析了五种主要的三阶像差（球差、彗差、像散、场曲和畸变）。我们将利用汉密顿（Hamilton）的特征函数方法，构建一个描述光线追迹和像差系数计算的通用数学工具。特别关注帕森斯（Parsons）在描述和校正复杂望远镜和显微镜系统时所依赖的系统化处理流程。内容将侧重于如何通过改变曲率、厚度以及设置光阑位置，来平衡和最小化这些影响成像质量的缺陷。 --- 第二章：波动光学：电磁理论在光传播中的主导地位 本章将焦点从光线转向光波，引入麦克斯韦方程组，确立现代光学（特别是衍射和干涉现象）的理论基石。 2.1 麦克斯韦方程组与自由空间波方程 详细回顾麦克斯韦方程组在无源、无束缚电荷和无磁化率介质中的形式。重点推导了电场 $mathbf{E}$ 和磁场 $mathbf{B}$ 的标量和矢量波动方程。我们将分析平面波在真空中的解形式，包括其相位关系、传播矢量（波矢 $mathbf{k}$）的概念，以及横波特性——电场、磁场与传播方向的相互垂直性。 2.2 介质中的传播与菲涅尔数 探讨光波在各向同性、均匀介质中传播时的速度、波长和折射率的变化关系。当光束在孔径或障碍物附近传播时，波动光学效应变得至关重要。本章将深入解析菲涅尔（Fresnel）衍射理论。我们不仅复习了菲涅尔半波带的经典构造法，更重要的是，将详细展示如何利用菲涅尔积分（Fresnel Integrals）来精确计算有限孔径衍射场。此外，通过引入菲涅尔数（Fresnel Number），我们能清晰地界定近似方法的适用范围，区分近场和远场传播的特征。 --- 第三章：光的叠加现象：干涉与衍射的精确分析 干涉和衍射是波动光学的两大核心表现。本章将提供对这些现象的深入定量分析。 3.1 相干性与干涉测量 干涉现象的产生依赖于光源的相干性。本节首先区分了时间相干性（或称自相干性）和空间相干性。我们将详细讨论傅里叶分析在描述相干性中的作用，特别是光场自相关函数与互相关函数的物理意义。随后，对杨氏双缝实验进行严格的电磁场理论推导，计算出光强分布的余弦平方函数。对于更复杂的干涉仪（如迈克尔逊干涉仪、萨尼亚克干涉仪），本章将侧重于分析其可观测的可见度（Visibility）与系统几何参数和光源带宽之间的精确关系。 3.2 衍射理论的进阶：夫琅和费与光场分布 夫琅和费（Fraunhofer）衍射是菲涅尔衍射在远场情况下的简化。我们分析了单缝、圆孔以及复杂阵列（如光栅）的夫琅和费衍射图案。本章的重点在于将夫琅和费衍射视为傅里叶变换过程。通过将孔径函数视为输入信号，衍射场的光强分布则直接对应于该输入函数的傅里叶变换。这一视角为理解现代光学系统（如成像系统的点扩散函数，PSF）提供了基础。 --- 第四章：偏振光：光的横向特性与琼斯演算 偏振是光场矢量特性的直接体现，是理解许多光学材料相互作用的关键。 4.1 描述偏振态：Stokes参量与Poincaré球 本章从描述自然光和部分偏振光开始，引入了四种独立参数——Stokes参量 $( ext{I}, ext{Q}, ext{U}, ext{V})$ 来完整描述任意偏振态的光束。我们详尽解释了Poincaré球的几何意义，以及如何利用球体上的点来直观表示线偏振、圆偏振和椭圆偏振。 4.2 偏振器件的矩阵表示：琼斯演算 对于完全偏振光，琼斯（Jones）矩阵提供了一个强大的工具集。本节系统地介绍了描述基本光学元件（如理想偏振片、四分之一波片和半波片）的 $2 imes 2$ 琼斯矩阵。通过矩阵乘法，读者可以精确计算出任意偏振态光束经过一系列光学元件组合后的最终偏振状态。我们将通过实例分析，展示如何利用琼斯矩阵来设计偏振光束控制系统，并讨论如何将斯托克斯参量与琼斯矩阵相结合来处理部分偏振光。 --- 第五章：光的吸收、散射与色散：光与物质的相互作用 光与介质的相互作用决定了我们观察到的所有光谱和材料特性。 5.1 吸收与色散模型 详细探讨了光波在吸收性介质中传播的现象。我们将分析朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律的物理基础，并将其嵌入到复数折射率 $ ilde{n} = n + i kappa$ 的概念中，其中 $kappa$ 代表吸收系数。同时，本章重点分析了色散现象——折射率随频率的变化。我们将考察柯西（Cauchy）色散公式和塞洛迈耶（Sellmeier）公式，这些公式将宏观的色散现象与材料内部的电子振子模型联系起来，解释了为什么透明介质的折射率会随着光的频率增加而减小。 5.2 经典散射理论：瑞利散射与米氏散射 最后，本章探讨了光束与微小粒子相互作用产生的散射现象。我们基于经典电磁场理论，推导了瑞利（Rayleigh）散射截面，解释了天空为什么是蓝色的（短波长光散射更强）。随后，我们介绍了米氏（Mie）散射理论，该理论适用于粒子尺寸与波长相当或更大的情况，并展示了米氏散射图（散射强度随角度的变化）的复杂性，这对于理解云层光学特性和气溶胶遥感至关重要。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，阅读这本书需要极大的耐心和毅力，它绝对不是那种可以轻松“速读”的休闲读物。它要求读者具备一定的数学功底，尤其是在微积分和线性代数方面要有扎实的积累。我清晰地记得，为了完全理解其中关于“相干性”的那一节，我不得不停下来，重新复习了数理物理中的随机过程理论。但这趟“苦旅”是绝对值得的，因为每攻克一个难点，都会带来巨大的成就感。这种“硬啃”下来的知识，才是真正内化于心的。它教会我的不仅仅是光学知识，更是一种面对复杂科学问题时，那种锲而不舍、层层剥茧的研究方法论。每一次拿起它，都像是在进行一次智力的健身，让思维保持在最佳的运作状态，远离浮躁。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉甸甸的质感，配合上朴素而不失典雅的封面字体，仿佛一踏入书页就能感受到知识的厚重。我特地找了一个安静的午后，泡上一杯热茶，才敢翻开这本“大部头”。初读时的感受，更像是在进行一次严谨的学术朝圣。它的排版布局非常考究，图表的绘制清晰度极高，即便是那些极其复杂的数学推导，也能通过精准的视觉辅助，让人在迷雾中找到一丝清晰的脉络。特别是对于那些抽象的概念，作者们似乎深知读者的困境，总能在关键之处插入一些极富洞察力的解释，让人由衷地佩服其治学的严谨性与对教学艺术的精妙把握。我个人非常欣赏这种对细节的执着，它不仅仅是一本教材，更像是一件精心打磨的工艺品，让人在阅读的过程中，不自觉地提高了自身的专注度和对物理世界更深层次的敬畏之心。这本书的每一页，都散发着那个黄金时代物理学家严谨治学的气息，这对于任何想在光学领域深耕的人来说，都是一份无价的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度是毋庸置疑的，但更让我印象深刻的是它所蕴含的广阔视野。它不仅仅局限于基础的几何光学和波动光学，更是毫不犹豫地深入到了更前沿的领域，比如量子光学和非线性光学的基础概念都有所涉猎。这种包罗万象的结构，使得这本书的生命力极其旺盛，它既能满足本科高年级学生对扎实基础的需求，也能作为研究生进行初步探索的参考手册。我曾遇到一个关于偏振态的难题，在翻阅了其他几本现代教材后依然困惑不解，最终还是在这本老牌著作的某一章的脚注中，找到了一个被当时主流教材简化掉的关键性推导，豁然开朗。这说明，经典的价值在于它记录了思想的完整演变过程，那些看似“过时”的细节，往往隐藏着最深刻的洞见。

评分☆☆☆☆☆

我非常喜欢作者们在处理那些具有历史争议或存在多种解释的理论时所采取的平衡和客观的态度。他们似乎非常清楚，科学的进步往往是建立在不断的修正和辩论之上的。在阐述经典理论的同时，他们也清晰地标示出了其适用范围的局限性，并适时地引入了现代量子理论的视角进行补充说明，使得读者不会陷入对某一特定模型的盲目崇拜。这种对历史脉络的尊重和对前沿的开放态度，让这本书的论述既有坚实的根基，又不失时代的活力。它提供了一个非常成熟的框架，让学习者能够清晰地看到光学这门学科是如何一步步发展到今天这般精密和强大的。对于任何想从事光学研究工作的人来说，这本书就像是一份藏宝图，指引着你找到最坚实的起点和最广阔的探索方向。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这类经典著作，总会伴随着一种“高山仰止”的敬畏感，但这本书的叙述方式却出乎意料地具有引导性。它并非那种冷冰冰的公式堆砌，而是像一位经验丰富、循循善诱的导师，一步步将你引入光学的核心殿堂。起初接触波粒二象性、傅里叶变换在衍射中的应用时，我的大脑确实经历了多次“短路”，那些复杂的积分和算符看得我头皮发麻。然而，作者们巧妙地将理论与实际现象紧密结合，每一次抽象的数学工具的引入，都伴随着对现实中光学实验或者现象的精准描述。这种“理论为工具，现象为目标”的结构，极大地降低了初学者的学习曲线。我感觉自己不是在背诵定理，而是在学习如何用数学的语言去“看”世界，去理解光线是如何弯曲、干涉和散射的。这种学习体验是极其宝贵的，它培养的不仅仅是计算能力，更是物理直觉的养成。