傅裏葉光學導論/高等學校電子信息類專業係列教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廖延彪，馬曉紅 著

圖書標籤:

• 傅裏葉光學
• 光學
• 傅裏葉變換
• 電子信息
• 教材
• 高等學校
• 物理光學
• 圖像處理
• 光通信
• 衍射

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302409892

版次：1

商品編碼：11892674

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 高等學校電子信息類專業係列教材

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　本書從光的電磁理論齣發，論述瞭用於衍射光學傅裏葉變換的基本特性及其應用，全麵地介紹瞭傅裏葉光學的理論及應用。具體內容包括：傅裏葉光學的數學和物理基礎——傅裏葉變換和捲積、光波和光的衍射；傅裏葉光學的基本理論——透鏡的傅裏葉變換性質及成像性質、波前再現成像（全息術）；傅裏葉光學的應用——全息乾涉計量、空間濾波和光學信息處理、光學成像係統的頻譜分析；傅裏葉光學的新進展——超分辨率成像技術、光聲成像技術、光縴布拉格光柵、陣列光波導光柵、空間光調製器、光場成像技術、強度關聯成像技術。本書可作為普通高校光電信息科學與工程、光信息科學與技術、電子信息工程、電子科學與技術等相關專業的本科生及研究生教材，也可供從事光電科技工作的工程技術人員參考使用。

前言/序言

深入探索經典力學：從牛頓到拉格朗日與哈密頓 圖書名稱： 經典力學原理與現代應用 圖書簡介： 本書旨在為物理學、工程學以及相關交叉學科的學生和研究人員提供一部全麵、深入且富有洞察力的經典力學教材。我們立足於嚴謹的數學框架，係統地構建從伽利略變換到愛因斯坦狹義相對論之前的宏觀世界動力學描述體係。全書結構清晰，邏輯遞進，旨在幫助讀者不僅掌握公式和解題技巧，更能深刻理解經典力學背後的物理思想與哲學基礎。 第一部分：牛頓力學基礎與運動的描述 開篇部分，我們首先迴顧瞭經典力學的基石——牛頓運動定律。這部分內容著重於如何將現實世界的物理問題轉化為精確的數學模型。我們詳細闡述瞭慣性參考係的概念，並引入瞭非慣性係下的虛擬力（如科裏奧利力和離心力），這是分析鏇轉係統中動力學問題的關鍵工具。 矢量分析與運動學基礎： 對空間坐標係、速度、加速度的矢量描述進行瞭詳盡的討論，為後續的動力學分析打下堅實的基礎。 牛頓定律的嚴格錶述： 深入探討瞭動量守恒定律和角動量守恒定律的普適性，並闡述瞭這些守恒定律與作用力性質之間的內在聯係。 一維與三維運動的精確求解： 通過大量精心挑選的實例，包括簡諧振動（SHM）的精確解、受阻尼和受迫振動的響應分析，展示瞭求解微分方程在實際問題中的應用。特彆關注瞭振動係統中能量耗散與共振現象的物理機製。 第二部分：剛體動力學與微擾理論 在掌握瞭質點動力學的基礎上，本書隨後將焦點轉嚮具有空間擴展的物體——剛體。剛體運動的復雜性源於其額外的轉動自由度，本書采用矩陣代數和張量分析來簡化這一復雜性。 剛體運動的描述： 詳細介紹瞭剛體的位姿描述（歐拉角、四元數），以及剛體動力學中的核心概念——慣性張量。 歐拉方程的推導與應用： 對剛體繞定點轉動（如陀螺儀）和自由轉動進行瞭深入分析，並求解瞭著名的“自由陀螺”問題，揭示瞭進動、章動等現象的內在物理圖像。 微擾理論入門： 經典力學中的許多實際問題無法得到精確解析解。本部分係統地介紹瞭定態微擾論（時間無關）和含時微擾論（時間相關）的基本框架。我們使用簡諧振子的非綫性項、弱耦閤振子係統等範例，展示瞭如何通過微擾方法獲得係統在小擾動下的近似行為，這為量子力學中的散射理論和激發態研究提供瞭必要的思想準備。 第三部分：分析力學的核心——拉格朗日力學 本書認為，要實現從牛頓力學嚮現代物理學的飛躍，必須掌握分析力學。拉格朗日力學通過引入廣義坐標和虛功原理（或最小作用量原理），極大地簡化瞭復雜約束係統的處理。 變分原理與歐拉-拉格朗日方程： 從達朗貝爾原理齣發，嚴謹地推導齣歐拉-拉格朗日方程。對單擺、雙擺、連接的質量塊係統等經典案例，展示瞭使用拉格朗日量建立方程的優越性——自動消除約束力的復雜性。 守恒量與諾特定理： 詳細闡述瞭諾特定理（Noether's Theorem）的物理意義，即係統的每一種連續對稱性都對應一個守恒量。我們將具體展示平移不變性對應動量守恒，時間平移不變性對應能量守恒，空間鏇轉不變性對應角動量守恒。這部分內容是理解物理學深層結構的關鍵。 約束的數學處理： 討論瞭單值約束和多值約束的處理方法，並介紹瞭拉格朗日乘子法在處理等式約束下的極值問題中的應用。 第四部分：理論物理的頂峰——哈密頓力學 哈密頓力學是拉格朗日力學的規範變換，它通過引入正則坐標和正則動量，將一階微分方程組（哈密頓方程）替代瞭二階微分方程組，是量子力學建立的直接數學基礎。 勒讓德變換與哈密頓量： 詳細推導瞭從拉格朗日量到哈密頓量的勒讓德變換過程，清晰界定瞭正則共軛變量的物理含義。 泊鬆括號與正則變換： 引入泊鬆括號，將其作為描述經典係統動力學演化的基本工具。我們深入探討瞭正則變換的性質，說明瞭哪些坐標變換能保持哈密頓方程的形式不變，並利用泊鬆括號解釋瞭守恒量與生成函數之間的關係。 哈密頓-雅可比方程： 這是連接經典力學與波動力學的橋梁。本書將此方程視為變分原理在連續係統中的推廣，並演示瞭如何通過求解H-J方程來“積分”哈密頓係統，從而獲得係統的解析解。 第五部分：經典場論與相對論的初步接觸 為瞭拓寬視野，本書的最後部分將經典力學擴展到連續介質和場。 經典場論基礎： 引入拉格朗日密度和哈密頓密度，討論瞭彈性波的傳播、電磁場的基本方程在拉格朗日形式下的錶述，使讀者熟悉處理無限自由度係統的基本方法。 狹義相對論的動力學修正： 簡要迴顧狹義相對論的基本假設，並重新審視動量、能量的概念，引入相對論質量和四維動量，為後續學習更高級的理論物理打下必要的概念基礎。 本書特色： 數學嚴謹性與物理直觀性的平衡： 確保每一步數學推導都有明確的物理意義支撐。 廣度與深度兼顧： 覆蓋瞭從牛頓到哈密頓體係的核心內容，並適度引入現代物理學的相關概念。 豐富的習題設計： 每章末尾均附有分層次的習題，包括概念性問題、計算題以及需要獨立思考的證明題。 本書適閤作為大學本科高年級或研究生一年級經典力學課程的教材或參考書，是構建紮實物理學理論基礎的必備之選。

評分☆☆☆☆☆

這套《傅裏葉光學導論/高等學校電子信息類專業係列教材》的封麵設計簡潔大氣，封麵上“傅裏葉光學導論”幾個字醒目有力，而“高等學校電子信息類專業係列教材”的副標題則明確瞭其目標讀者群體和學科定位。在翻閱這本書之前，我其實對傅裏葉光學這個概念有些模糊，隻知道它在光學領域至關重要，但具體是如何應用的，以及其中的理論體係是怎樣的，我並沒有一個清晰的認知。 我一直對光學成像的物理原理很感興趣，尤其是在深入學習數字圖像處理和信號分析之後，感覺光學成像與這些領域有著韆絲萬縷的聯係。我時常在想，那些精密的顯微鏡、望遠鏡是如何將微觀或遙遠的世界清晰地呈現在我們眼前？光波在傳播過程中，尤其是遇到障礙物或者通過透鏡時，究竟經曆瞭怎樣的變化？而這些變化又如何被數學模型所描述和預測？ 在平時的工作和學習中，我也接觸過一些與光學相關的實驗，比如光的衍射、乾涉等現象，這些現象背後的數學原理一直讓我感到有些難以捉摸。我希望能有一本教材，能夠係統地、深入淺齣地講解光學成像的物理基礎，並且能夠將其與現代電子信息技術中的信號處理、係統分析等方法聯係起來，幫助我建立起更完整的知識體係。 這本書的書名給我一種專業且係統性的感覺，它暗示著本書不僅僅是簡單地介紹傅裏葉變換在光學中的應用，更可能包含一套完整的理論框架和推導過程。我期待它能詳細闡述傅裏葉變換如何描述光的傳播，如何分析光學係統的成像特性，以及如何通過傅裏葉光學來解決實際的光學工程問題。 作為一名電子信息專業的學生，我深知數學工具在理解物理現象中的重要性。我希望這本書能夠恰當地引入和運用數學工具，例如傅裏葉級數、傅裏葉變換等，來解釋光學現象。同時，我也希望它能包含一些實際的案例分析，比如介紹一下在CCD、CMOS等圖像傳感器設計中，傅裏葉光學是如何發揮作用的，或者在激光成像、全息技術等領域，它又是如何構建理論基礎的。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本《傅裏葉光學導論/高等學校電子信息類專業係列教材》後，首先映入眼簾的是封麵上清晰的書名和副標題，這讓我立刻對它的定位有瞭初步的瞭解。作為一名電子信息專業的學生，我一直對光學現象和光電技術的結閤領域充滿興趣，尤其是在學習瞭信號處理和通信原理之後，我感覺到光學領域也存在著類似的分析方法和數學工具。 我特彆關注的是“傅裏葉光學”這個概念。我理解傅裏葉變換是將一個信號從時域轉換到頻域的強大工具，它能夠揭示信號的內在頻率成分。那麼，在光學領域，光的傳播和成像過程是否也可以通過頻域的視角來理解和分析呢？我非常希望能在這本書中找到答案。 我期待書中能夠深入講解傅裏葉變換在描述光波的衍射、乾涉、成像等現象中的應用。例如，當光波遇到一個障礙物時，它會産生復雜的衍射圖樣，這個圖樣在頻域上會有怎樣的錶現？而通過透鏡進行成像，是否可以看作是對光波進行的一種“濾波”過程，而這個濾波過程在頻域上又有什麼特點？ 此外，作為一本麵嚮高校的教材，我希望它不僅能提供理論上的講解，還能包含一些相關的實驗演示或者仿真分析。我希望通過書中提供的實例，能夠更直觀地理解傅裏葉光學在實際應用中的價值。比如，在現代的光學儀器設計中，如何利用傅裏葉光學來提高成像的分辨率，或者如何設計齣能夠實現特定功能的衍射元件。 我還希望這本書能夠幫助我建立起一套完整的知識體係。它是否能夠係統地介紹傅裏葉光學的發展曆程，以及它與幾何光學、波動光學等傳統光學理論之間的聯係和區彆？是否能夠梳理齣傅裏葉光學在電子信息科學領域的重要應用方嚮，例如在光刻技術、光學信息處理、全息成像等方麵。 總而言之，我希望這本《傅裏葉光學導論》能夠成為我探索傅裏葉光學世界的引路人，它能夠以嚴謹的數學推導和生動的物理闡釋，幫助我深入理解光學的本質，並為我將來在光電領域的研究和工作打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

當翻開這本《傅裏葉光學導論/高等學校電子信息類專業係列教材》時，我首先對它所處的“高等學校電子信息類專業係列教材”的定位感到一絲親切。在電子信息科學日益發達的今天，光學作為其中一個非常重要的分支，其理論和應用的重要性不言而喻。我一直以來都對光學成像的原理和數學描述方式感到好奇。 我一直認為，將物理現象與數學工具相結閤是理解科學本質的關鍵。而“傅裏葉光學”這個名字，立刻就吸引瞭我，因為它暗示著將傅裏葉分析這一強大的數學工具應用於光學研究。我期待在這本書中能夠看到，如何利用傅裏葉變換來分析光的傳播特性，如何理解光的衍射和乾涉現象，以及這些現象如何影響最終的成像質量。 我尤其希望瞭解，傅裏葉光學是如何將空間域的圖像信息轉化為頻域的頻譜信息。這種轉換究竟帶來瞭什麼優勢？是否能夠幫助我們更清晰地識彆圖像的細節，或者分析圖像的整體結構？我希望書中能夠提供具體的例子，說明這種頻域分析是如何在實際的光學係統中應用的，比如在顯微鏡、望遠鏡或者攝影鏡頭的設計中。 作為一名學生，我深知基礎理論的重要性，但也同樣渴望瞭解這些理論在實際工程中的應用。這本書是否能介紹一些與電子信息工程相關的實際案例？例如，在CCD、CMOS圖像傳感器的工作原理中，傅裏葉光學扮演著怎樣的角色？或者在激光雷達、光學相乾斷層掃描（OCT）等技術中，傅裏葉光學是否是不可或缺的一部分？ 我希望這本書能夠幫助我建立起對傅裏葉光學從宏觀概念到微觀原理的完整認知。它是否能循序漸進地引導我理解其中的數學推導，同時又不失物理上的直觀性？我期待它能夠提供清晰的圖示和例證，讓復雜的概念變得容易理解，從而為我未來的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到《傅裏葉光學導論/高等學校電子信息類專業係列教材》這本書，我的第一感受是它肩負的使命——為電子信息類專業的學生提供一套紮實的傅裏葉光學知識。我一直對光學的世界充滿瞭好奇，尤其是在接觸瞭信號處理和係統分析之後，我感覺光學的許多現象都可以用類似的數學語言來描述。 我一直覺得，傳統的幾何光學在描述光路時非常直觀，但對於光的衍射和乾涉等更精細的現象，它就顯得有些力不從心瞭。而“傅裏葉光學”這個概念，讓我覺得它可能能提供一個更深刻、更全麵的視角來理解光。我期待書中能夠詳細闡述，傅裏葉變換是如何將光的傳播過程，特彆是通過微小孔徑或狹縫時的衍射現象，在數學上進行精確描述的。 我特彆想知道，書中是如何講解“空間頻率”這個概念的。我理解空間頻率與圖像的細節程度有關，高空間頻率對應著精細的結構。那麼，在傅裏葉光學中，光的傳播和成像過程是否可以看作是對不同空間頻率分量的調製或濾波？這種理解方式，是否能幫助我們更好地分析和設計光學係統，比如如何提高成像的清晰度，或者如何抑製不必要的噪聲。 我希望這本書能夠包含一些實際的工程應用案例。例如，在光刻技術中，如何利用傅裏葉光學來精確地將掩模版上的圖形轉移到矽片上？在全息技術中，傅裏葉光學又扮演著怎樣的角色，它如何實現三維圖像的記錄和再現？我希望這些案例能夠將抽象的理論與具體的工程實踐聯係起來，讓我看到傅裏葉光學在現代科技發展中的重要價值。 作為一本教材，我希望它不僅能夠提供嚴謹的數學推導，還能夠注重物理概念的清晰闡釋。我希望它能夠通過圖文並茂的方式，幫助我理解復雜的物理過程，例如光的傳播方嚮、振幅和相位分布的變化。我希望它能夠成為我深入學習傅裏葉光學，並將其應用於電子信息領域研究的良好開端。

評分☆☆☆☆☆

對於一本以“導論”命名的教材，我首先會關注其內容的廣度和深度。我希望能從這本書中學習到傅裏葉光學最核心的概念和原理，比如光的波動性、相乾性，以及傅裏葉變換在描述光波傳播、衍射、成像等過程中的關鍵作用。我希望它能夠清晰地解釋，為什麼傅裏葉光學能夠將復雜的空間域問題轉化為頻域分析，從而簡化計算和理解。 我特彆期待書中能夠詳細講解“衍射”這一現象。在我的認知裏，光波在遇到障礙物邊緣時會發生偏離直綫傳播的現象，這似乎與我們日常認為的光沿直綫傳播的直覺相悖，但卻是光學成像中不可或缺的一部分。傅裏葉光學是如何解釋這種現象的，它又是如何量化衍射的強度和分布的？這本書能否提供清晰的數學模型和物理圖示來幫助我理解？ 此外，我一直對“成像”這個過程感到好奇。我們看到的圖像，究竟是如何從物體産生並傳遞到我們的眼睛或探測器的？光綫經過透鏡時，會發生什麼樣的摺射和聚焦？傅裏葉光學是否能夠解釋透鏡的成像原理，以及像差等影響成像質量的因素？我希望這本書能夠深入分析不同類型光學係統的成像特性，並解釋它們在頻域上的錶現。 作為一本麵嚮高等學校電子信息類專業的教材，我希望它能夠緊密結閤該專業的學習需求。例如，它是否能解釋傅裏葉光學在圖像傳感器設計、光通信係統、光學測量等領域的應用？是否能提供一些具體的例子，說明如何利用傅裏葉光學來優化成像係統的性能，或者解決實際的工程難題？我希望這本書能夠為我提供紮實的理論基礎，同時也能夠激發我將這些理論知識應用於實踐的興趣。 總的來說，我希望這本《傅裏葉光學導論》能夠成為我學習傅裏葉光學的一塊堅實的基石，幫助我建立起對這一重要學科的係統性認識，並為我未來在電子信息領域的相關學習和研究打下良好的基礎。