信息光学教程（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李俊昌，熊秉衡 等 著

图书标签:

• 信息光学
• 光学工程
• 光学教程
• 光信息处理
• 光通信
• 激光原理
• 衍射光学
• 全息术
• 光学仪器
• 图像处理

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030513434

版次：2

商品编码：12036155

包装：平装

丛书名： 普通高等教育”十三五“规划教材

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：387

字数：592000

正文语种：中文

内容简介

　　为适应面向21世纪的信息光学教学的需要，《信息光学教程（第二版）》系统介绍衍射的数值计算方法，包含了目前大学本科信息光学课程的主要内容.全书内容包括：数学预备知识、标量衍射理论、衍射积分的数值计算及应用、衍射受限成像、光学信息处理、部分相干理论、全息照相、全息干涉计量、数字全息以及光波分复用中的基本器件与网络.为适应现代光信息的数字化发展趋势，光盘还提供了与教材内容相适应并得到实验证实的MATLAB数字仿真程序.
　　《信息光学教程（第二版）》可以作为高等院校“光学”“光学工程”“电子科学与技术”“光信息科学”等专业的本科生及研究生教材，也可以供相关专业的研究生及科技工作者参考，书中打“*”号部分主要适用于研究生及科技工作者，

内页插图

目录

第二版前言
第一版前言

第1章 数学预备知识
1．1 常用的几种非初等函数
1．2 二维傅里叶变换
1．3 线性系统
1．4 二维抽样定理
习题1
参考文献

第2章 标量衍射理论
2．1 光波的复函数表示
2．2 标量衍射理论
2．3 夫琅禾费衍射的计算实例
2．4 菲涅耳衍射积分的计算及应用实例
2．5 柯林斯公式
习题2
参考文献

第3章 衍射积分的数值计算及应用
3．1 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系
．2 菲涅耳衍射积分的快速傅里叶变换计算
3．3 经典衍射公式及其快速傅里叶变换计算
3．4 柯林斯公式的计算
3．5 衍射数值计算的应用实例
习题3
参考文献

第4章 衍射受限成像
4．1 透镜的光学变换性质
4．2 衍射受限系统的相干光照明成像
4．3 衍射受限系统的非相干照明成像
4．4 相干成像与非相干成像的比较
习题4
参考文献

第5章 光学信息处理
5．1 阿贝二次成像理论和阿贝一波特实验
5．2 空间频率滤波系统和空间滤波器
5．3 空间滤波器的应用实例
5．4 相干光信息处理系统
5．5 非相干光信息处理系统
习题5
参考文献

第6章 部分相干理论
6．1 引言
6．2 可见度
6．3 互相干函数及相干度
6．4 时间相干和空间相干
6．5 恒星干涉仪
习题6
参考文献

第7章 全息照相
7．1 全息照相的基本原理
7．2 几种其他主要类型的全息图
7．3 全息照相的应用概况
习题7
参考文献

第8章 全息干涉计量
8．1 单曝光法或实时全息法
8．2 二次曝光全息干涉计量或双曝光法
8．3 时间平均法原理及其应用
8．4 全息系统的智能化、小型化、多功能化
习题8
参考文献

第9章 数字全息
9．1 离轴数字全息及波前的1-FFT重建
9．2 1-FFT方法重建波前的噪声研究及消除
9．3 基于虚拟数字全息图的波前重建
9．4 彩色数字全息
9．5 数字全息在光学检测中的应用
习题9
参考文献

第10章 光波分复用中的基本器件与网络
10．1 光波在光纤中的传播
10．2光纤布拉格光栅
10．3光波在波导中的传播
10．4平面阵列波导光栅
10．5光信号的发送、接收和放大
10．6光波分复用网络
习题10
参考文献

附录A 柯林斯公式推导
附录B 散射光全息干涉图像的理论模型
附录C 本书提供的MATLAB程序
附录D 如何在MATLAB7．X环境下运行M文件
附录E 如何下载本书光盘内容及光盘文件的使用
全书习题参考答案

深入理解材料的微观世界：固体物理导论（第X版） ——探索物质结构、电子行为与量子效应的基石之作 本书旨在为物理学、材料科学、化学、电子工程等相关领域的本科生、研究生以及专业研究人员提供一套全面、深入且易于理解的固体物理学导论。与侧重于光与物质相互作用的传统光学教材不同，《固体物理导论》聚焦于晶体内部的原子排列、电子的量子力学行为及其宏观物理性质的起源。 本书结构与核心内容概述： 本教材分为五个主要部分，层层递进，系统地构建起对晶体物质的深刻认知。 第一部分：晶体结构与晶格振动（宏观对称性与微观形貌） 本部分是理解所有固体物理现象的基础，它从几何学的角度描述了构成固体的基本单元——晶体。 第一章：晶体学的基本概念 详细阐述了晶体周期性、晶格、基矢、布拉维点阵的概念。重点讲解了密堆积结构（如面心立方FCC、六方最密堆积HCP）的几何特征及其晶体学描述方法，包括晶面指数（米勒指数）的确定与物理意义。此外，引入了倒易点阵的概念，为后续的能带理论奠定几何基础。 第二章：晶体结构分析与衍射 深入探讨了实验确定晶体结构的手段。详尽介绍了X射线衍射（XRD）的基本原理，包括布拉格定律的推导与应用。同时，讨论了电子衍射和中子衍射在确定原子、分子及磁性结构方面的独特优势。对衍射图案的解读和结构因子计算进行了详尽的数学处理。 第三章：晶格振动与声子 本章从量子力学的角度审视晶体内部的原子运动。首先，以一维和三维晶格模型（如笛卡尔坐标系下的原子链模型）为基础，推导出晶格振动的色散关系，引入声子的概念——晶格振动的量子化激发态。详细讨论了声子谱（声学支与光学支）的物理意义，并深入分析了声子对材料比热容的贡献（德拜模型与爱因斯坦模型）。最后，探讨了声子-声子相互作用（非线性项）及其在热导率中的关键作用。 --- 第二部分：电子的能带理论（量子力学的核心应用） 这是固体物理学的核心部分，解释了导体、半导体和绝缘体性质的根本区别。 第四章：电子在周期性势场中的运动 从薛定谔方程出发，系统推导了布洛赫定理，阐明了电子在周期性晶格势场中必须以特定的波函数形式存在。重点讲解了布洛赫波的物理图像。 第五章：晶体中的能带结构 基于布洛赫定理，详细分析了能带的形成过程。引入了布里渊区的概念，并结合$mathbf{k}cdotmathbf{p}$微扰理论，解释了自由电子模型如何被修正以形成实际的能带结构，包括价带、导带和禁带的物理意义。对简易模型（如紧束缚法）在描述能带宽度上的应用进行了阐述。 第六章：电子的有效质量与输运性质 定义并计算了电子的有效质量 $m^$，并解释了其在能带结构梯度中的物理来源。利用有效质量的概念，结合能带结构，解释了金属中的费米面、半导体中的本征激发和杂质能级。探讨了电子在电场和磁场下的动力学行为。 --- 第三部分：电子的统计力学与输运现象 本部分将量子能带结构与统计物理相结合，解释宏观电学性质。 第七章：电子的填充与费米能级 详细阐述了费米-狄拉克统计在电子系统中的应用。定义了费米能级 ($E_F$)，并分析了在零温和有限温度下电子的分布函数。讨论了在导体和半导体中费米能级的具体位置及其对导电性的决定性影响。 第八章：电导率与输运理论 基于玻尔兹曼输运方程（或更基础的弛豫时间近似），系统推导了金属和半导体的电导率表达式。深入分析了电子和空穴的迁移率（Mobility），并讨论了杂质散射、声子散射等主要的载流子散射机制对电阻率温度依赖性的影响。 --- 第四部分：磁性、介电性与热学性质 本部分扩展至非电学性质，探讨晶体内部的集体激发与场响应。 第九章：介电性质与铁电性 分析了电场作用下晶体中极化现象的起源。区分了电子极化、离子极化和取向极化。详述了德鲁德模型在描述等离子体振荡中的应用。重点介绍了铁电体的微观机制、居里点以及畴结构的概念。 第十章：磁性材料 系统地分类和解释了固体中的磁性现象。从朗之万理论出发，详细介绍了抗磁性（如汤姆孙理论）和顺磁性（如居里定律）。深入探讨了铁磁性的微观起源——交换作用，并引入了平均场理论来解释磁畴和磁化过程。简要介绍了反铁磁性与亚铁磁性。 第十一章：热学性质的再审视 回归晶格振动，利用声子气体模型，详细推导了晶体的热容（德拜T³定律的导出）。讨论了晶格热导率的计算，并重点分析了声子散射机制（包括声子-声子、声子-缺陷散射）如何决定材料的导热性能。 --- 第五部分：半导体物理的深入研究 本部分集中于最重要的现代功能材料——半导体。 第十二章：本征与掺杂半导体 精确计算了本征半导体的载流子浓度，定义了有效质量在半导体输运中的精确作用。详尽讨论了N型和P型杂质掺杂的物理过程，包括施主能级和受主能级，以及杂质能级对费米能级的影响。 第十三章：半导体异质结与器件基础 分析了不同半导体材料接触时形成的PN结。详细阐述了PN结的势垒、耗尽区以及在平衡态、正向偏置和反向偏置下的电学特性（如二极管I-V曲线的物理图像）。简要介绍了晶体材料在光电效应中的应用基础。 总结： 本书力求在数学推导的严谨性与物理图像的直观性之间取得平衡。它为读者提供了一套完整的工具箱，用于分析和预测晶体材料在电、热、磁场作用下的宏观响应，是理解凝聚态物理前沿研究的必备阶梯。本书内容侧重于晶格、电子能带、统计分布和集体激发，与光学成像、光场调控等主题领域构成鲜明的对比。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实让人眼前一亮，封面采用了深邃的蓝色调，配以简洁的白色字体，整体感觉既专业又不失现代感。拿到手里掂量了一下，感觉分量十足，这通常意味着内容翔实，不是那种敷衍了事的薄册子。内页的纸张质量也相当不错，触感细腻，油墨印刷清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到太大的疲劳。侧边切口处理得干净利落，体现了出版社在细节上的用心。不过，对于一个初次接触这个领域的读者来说，扉页上那些密密麻麻的符号和公式预览，一开始确实让人有点望而生畏，感觉自己是不是一脚踏入了一个需要深厚功底才能攀登的高峰。尽管如此，整体的包装和物理感受，确实给了一个极好的第一印象，让人对即将展开的知识探索之旅充满了期待，至少在“拿得出手”和“值得收藏”这两个层面上，它做得非常到位。那种厚重的质感，仿佛在无声地诉说着其中蕴含的知识的重量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节布局逻辑性简直可以称得上是教科书级别的典范，简直是为自学者量身打造的路线图。它没有上来就直接抛出那些让人摸不着头脑的复杂理论，而是像一位经验丰富的导师，耐心地从最基础的光学原理讲起，层层递进，稳扎稳打。比如，关于光的波动性和粒子性的介绍部分，作者使用了非常生动的生活化类比，将抽象的概念具象化了，我甚至能想象出光波在介质中传播的模样。更值得称赞的是，每完成一个小节的学习后，紧跟着的都是一些精心设计的思考题和小的应用案例，这极大地促使我主动去消化和应用刚刚学到的知识点，而不是被动地接受灌输。这种结构上的精心编排，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让原本以为会极其枯燥的公式推导过程，变得像是在解谜，充满了乐趣和成就感。

评分☆☆☆☆☆

关于公式的推导和严谨性方面，这本书展现出了令人信服的学术深度。我可以负责任地说，如果你想真正理解光场是如何在复杂系统中被操控和描述的，这本书提供了无可挑剔的数学基础。它没有为了追求简洁而牺牲掉关键的中间步骤，每一个符号的出现似乎都有其必然的逻辑根源。我特别对比了几个核心定理的推导过程，发现它在处理一些边界条件和近似假设时，论述得异常清晰和周到，这对于从事前沿研究的人来说是至关重要的，因为在实际应用中，你必须清楚地知道你所依赖的理论模型在哪些前提下是成立的。虽然对于某些读者来说，这部分内容可能会显得有些过于繁琐和耗费时间，但正是这种毫不妥协的严谨性，使得这本书的参考价值远超一般的入门读物，更像是一部可以随时查阅和验证的“工具箱”。

评分☆☆☆☆☆

从应用案例的角度来看，这本书的视野是相当开阔的，它成功地将理论的殿堂与实际的工程应用连接了起来。我注意到，书中有专门的篇幅讨论了现代光电子器件的工作原理，比如某些先进的传感器和显示技术，这些内容并非简单的理论复述，而是结合了实际的性能指标和设计考量。作者似乎很清楚，读者最终的目标是将这些知识转化为解决实际问题的能力，因此，在描述完“是什么”之后，紧接着就深入探讨了“为什么是这样”以及“如何利用”。这种注重实践的导向，极大地提升了阅读的实用价值，让我感觉自己不仅仅是在学习一门学科，更是在掌握一项解决未来挑战的技能。即便是那些尚未直接进入该领域工作的读者，也能从中获得启发，理解当今高科技产业背后的基础科学支撑。

评分☆☆☆☆☆

然而，我们也不能忽视这本书在某些特定内容上的取舍和侧重。作为一本全面的教程，它确实覆盖了很广的范围，但这种广度也必然导致在某些极其细分和新兴的领域，深度上略显不足。比如，对于近年来发展迅猛的某些非线性光学现象的最新进展，或者某些特定材料的光谱特性，书中介绍得相对保守和基础，更多的是作为引子，而非深入的探讨。对于那些已经有一定基础，并希望在某个特定方向上深挖的专业人士来说，这本书可能更适合作为系统性回顾的参考书，而不是获取最新突破性进展的第一手资料。总的来说，它是一块坚实的地基，而非顶层的精美装饰，为后续的专业化学习打下了坚实的基础，但要触及最前沿，还需要配合更新的专业文献。