激光在大氣和海水中傳輸及應用 王英儉 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王英儉 著

圖書標籤:

• 激光傳輸
• 大氣光學
• 水下光學
• 激光應用
• 光學工程
• 大氣傳播
• 水下傳播
• 海洋光學
• 激光技術
• 王英儉

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118103120

商品編碼：29324848480

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2015-12-01

基本信息

書名：激光在大氣和海水中傳輸及應用

定價：98.00元

作者：王英儉

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2015-12-01

ISBN：9787118103120

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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激光大氣傳輸已成為近代大氣光學及其工程應用領域*前沿、*活躍的研究內容之一，並取得一係列突破性進展。王英儉、範承玉、魏閤理所*的《激光在大氣和海水中傳輸及應用/現代激光技術及應用叢書》著重反映瞭當前激光大氣傳輸問題的若乾前沿進展br/> 本書主要介紹激光大氣傳輸數學物理基礎知識；激光在大氣和海水中的衰減效應，以及一些重要的高分辨率大氣分子吸收綫參數；激光大氣傳輸湍流效應和非綫性熱暈效應及其自適應光學相位校正問題的主要理論和實驗研究結果，包括超短脈衝激光大氣傳輸自聚焦效應的研究進展、激光大氣傳輸在大氣參數激光雷達探測、激光通信和激光成像中的應用br/> 本書內容新穎、物理概念清晰，可供從事與激光大氣傳輸相關的科技工作者以及高等院校理工科大學生和研究生參考br/>

目錄

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章 激光大氣傳輸數學物理基礎 1.1 光波傳輸方程及其近似 1.1.1 近軸近似標量波動方程 1.1.2 光波傳輸的幾種近似求解方法 1.1.3 激光大氣傳輸相位校正原理 1.2 地球大氣的物理基礎 1.2.1 大氣基本狀態與結構 1.2.2 大氣的主要成分 1.2.3 大氣流體動力學方程及其近似 1.3 激光大氣衰減基礎 1.3.1 大氣氣體分子吸收光譜基礎 1.3.2 粒子光散射理論基礎 1.4 大氣光學湍流 1.4.1 大氣湍流量綱分析 1.4.2 Kolmogorov湍流及其特徵參數 1.4.3 非均勻各嚮同性湍流 1.5 小結與展望 參考文獻第2章 激光在大氣和海水中的衰減 2.1 大氣氣體分子的吸收 2.1.1 主要大氣氣體分子的吸收光譜 2.1.2 高分辨率、高靈敏度大氣吸收光譜的測量方法 2.1.3 高分辨率大氣分子吸收光譜的部分測量結果 2.1.4 激光大氣分子吸收計算方法 2.2 大氣氣溶膠的衰減 2.2.1 大氣氣溶膠粒子對激光的吸收及其測量方法 2.2.2 氣溶膠衰減計算方法 2.3 常用激光波長大氣吸收和散射係數 2.4 激光在海水中的衰減 2.4.1 海水中光輻射傳輸方程 2.4.2 海水的光學性質 2.4.3 激光在海水中傳輸 2.5 小結與展望 參考文獻第3章 激光大氣傳輸湍流效應 3.1 激光大氣傳輸湍流效應 3.1.1 光強和相位起伏及其頻譜特性分析 3.1.2 光強閃爍 3.1.3 光束到達角起伏特徵 3.1.4 激光傳輸Strehl比近似理論 3.2 湍流效應自適應光學校正 3.2.1 湍流效應相位校正及其殘差近似分析 3.2.2 激光大氣傳輸湍流效應及其相位校正實驗研究 3.3 激光大氣傳輸相位校正非等暈性 3.3.1 聚焦非等暈性 3.3.2 角非等暈性 3.4 強湍流效應的自適應光學校正若乾問題 3.4.1 強閃爍效應對相位校正的影響 3.4.2 不連續相位及校正研究 3.4.3 並行梯度下降算法自適應光學校正 3.5 小結與展望 參考文獻第4章 激光大氣傳輸非綫性效應 4.1 熱暈效應的幾何光學近似分析及其定標參數 4.1.1 穩態熱暈效應 4.1.2 瞬態熱暈效應 4.2 整束熱暈效應相位補償近似分析 4.2.1 等效熱透鏡效應的q參數變換 4.2.2 整束熱暈相位校正定標參數分析 4.3 湍流熱暈相互作用綫性化理論 4.3.1 基本方程及其小擾動解 4.3.2 相位補償下的Strehl比錶達式 4.3.3 定標參數與計算分析 4.4 飛秒激光大氣傳輸自聚焦效應 4.4.1 自聚焦的物理描述 4.4.2 穩態自聚焦理論 4.4.3 動態自聚焦理論 4.4.4 自聚焦的閾值 4.4.5 等離子體散焦效應 4.4.6 超短脈衝傳輸的單絲結構 4.4.7 飛秒光絲強度自陷現象 4.4.8 光束自淨化現象 4.4.9 光絲自愈閤現象 4.5 小結與展望 參考文獻第5章 高能激光大氣傳輸數值模擬與實驗研究 5.1 激光大氣傳輸數值計算模式 5.1.1 基本方程的坐標變換 5.1.2 激光大氣傳輸的數值計算方法 5.1.3 激光大氣傳輸的數值計算網格選取的基本原則 5.2 高能激光大氣傳輸數值模擬與實驗驗證研究 5.2.1 熱暈效應模擬實驗研究 5.2.2 高能激光熱暈效應實驗研究 5.3 高能激光大氣傳輸定標規律數值仿真研究 5.3.1 聚焦平颱光束大氣傳輸光束擴展理論分析 5.3.2 綫性效應引起的光斑擴展 5.3.3 湍流效應與熱暈效應相互作用的分析 5.4 小結與展望 參考文獻第6章 激光大氣傳輸應用 6.1 激光雷達大氣探測技術 6.1.1 大氣成分探測激光雷達發展簡介 6.1.2 大氣風速測量 6.1.3 大氣湍流參數測量 6.2 激光大氣傳輸在光通信中的應用 6.2.1 大氣對通信的影響 6.2.2 激光通信中大氣湍流的影響抑製技術 6.3 自適應光學鬼成像 6.3.1 鬼成像係統 6.3.2 自適應光學鬼成像係統 6.3.3 自適應光學鬼成像係統實驗仿真 6.4 小結與展望 參考文獻附錄 常用激光波長大氣分子與氣溶膠吸收和散射係數

作者介紹

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文摘

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序言

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光波的奧秘：探索激光在大氣與水體中的傳播、交互與前沿應用 本書籍，題為《激光在大氣和海水中傳輸及應用》，由王英儉先生精心撰寫，旨在深入剖析激光這一高度定嚮、相乾性強的光源，在復雜介質——大氣和海水中的傳輸特性，並係統闡述其在諸多領域的創新應用。本書內容嚴謹、邏輯清晰，力求為讀者構建一個關於激光與水、氣相互作用的全麵認知框架，並引領讀者窺探激光技術如何驅動著科學探索、環境保護、海洋開發乃至國防安全等關鍵領域的發展。 第一部分：激光與大氣——一場光與空氣的較量 激光在大氣中的傳輸並非如在真空中般暢通無阻，空氣的組成、溫度、濕度、壓力以及微粒子的存在，都對其傳播路徑和能量衰減産生著復雜的影響。本書將首先從激光的基本性質齣發，詳述其與大氣分子、原子發生散射、吸收、摺射、衍射等現象的物理機製。 大氣對激光的衰減效應： 讀者將瞭解到，大氣中的氣體分子（如氮氣、氧氣）會選擇性地吸收特定波長的激光，導緻能量損失。水蒸氣、二氧化碳等痕量氣體更是重要的吸收源。此外，空氣中的懸浮粒子，如灰塵、煙霧、水滴、冰晶等，對激光的散射和吸收作用尤為顯著，這構成瞭激光傳輸中的“大氣衰減”。本書將詳細介紹瑞利散射（對短波長激光影響大）和米氏散射（對與粒子尺寸相當的激光影響大）的理論，並提供量化分析大氣衰減的方法，包括利用大氣透過率模型進行預測。 大氣湍流的影響： 大氣湍流是引起激光束畸變、閃爍、波前變形的主要原因。本書將深入探討大氣湍流的統計特性，如摺射率起伏方差、外尺度和內尺度等，並分析這些參數如何影響激光束的橫截麵擴展、功率密度下降以及遠距離傳輸的精度。讀者將學習到描述激光束在湍流中傳播的數學模型，例如高斯光束在湍流中的平均功率、閃爍指數以及束寬擴展等。 激光在大氣中的傳輸現象： 除衰減和畸變外，激光在大氣中還會産生其他有趣的現象。本書將介紹激光誘導的電離、放電，以及激光與大氣粒子相互作用産生的非綫性效應，如拉曼散射、布裏淵散射等。這些現象不僅影響激光的傳輸，也為特定應用提供瞭可能，例如用於大氣成分探測的拉曼光譜技術。 大氣激光應用： 在透徹理解激光在大氣中傳輸的挑戰與機理後，本書將聚焦於激光在大氣領域的廣泛應用。 激光遙感與探測： 介紹基於激光雷達（Lidar）的技術，如何通過發射和接收激光脈衝，精確測量大氣參數，如雲層高度、氣溶膠濃度、風速、濕度、溫度等，為氣象預報、氣候研究、環境監測提供關鍵數據。 激光通信： 探討自由空間光通信（FSOC）的原理與技術，分析激光在大氣信道中實現高速、大容量數據傳輸的可行性與挑戰，並介紹其在地麵、空對空、空對海等通信場景中的應用潛力。 激光測距與導航： 講解激光測距儀（LIDAR）在測量距離、地形測繪、自動駕駛導航等方麵的應用，以及激光慣性導航係統（LINS）的工作原理。 激光清洗與材料處理： 討論激光在去除大氣汙染物、錶麵清潔以及材料加工等工業應用中的優勢。 第二部分：激光與海水——光在液態深淵的旅程 海水作為另一種復雜的光學介質，其對激光的傳輸行為與大氣截然不同，卻同樣充滿挑戰。海水的深度、濁度、鹽度、溫度以及溶解物成分，都會對激光的傳播産生深刻影響。 海水的光學特性： 本書將首先建立讀者對海水光學特性的認知。海洋對光的衰減主要錶現為吸收與散射。 吸收： 海水中的水分子本身對某些波長的光存在吸收。更重要的是，海水中溶解的有機物、無機鹽以及浮遊生物等，都會顯著吸收特定波長的激光。例如，葉綠素對紅光和藍光有較強吸收，而海水的顔色（如藍色）就與不同成分的吸收和散射特性有關。 散射： 海水中的懸浮粒子，如泥沙、浮遊生物、氣泡等，是引起散射的主要因素。這些粒子散射激光，導緻光束擴散、能量降低，並使得水體呈現渾濁的視覺效果。本書將詳細區分瑞利散射（由水分子引起）和米氏散射（由較大粒子引起），並介紹海洋光學中常用的散射模型，如Koschmieder定律、Jerlov水體分類等，用以描述不同海況下的可見光傳播。 激光在海水中的衰減與畸變： 深入分析海水對激光的吸收與散射綜閤作用，即“海水衰減”。讀者將學習到如何計算不同深度、不同海況下激光的傳播距離與功率衰減。同時，海水中的湍流，雖然與大氣湍流的機製有所不同，也會引起光束的閃爍和畸變，影響探測精度。此外，氣泡、生物體等動態障礙物的齣現，也會對激光的連續傳輸構成乾擾。 激光在海水中的傳輸現象： 本書將探討激光在海水中的一些特殊現象，如激光誘導熒光（LIF）技術，利用激光激發水體中的特定物質産生熒光，用於探測水體中的有機物、汙染物等。還將介紹激光與水中粒子相互作用産生的聲學信號，為激光聲呐等技術奠定基礎。 海水激光應用： 深刻理解激光在海水中的傳輸機製後，本書將重點闡述其在海洋領域的應用。 海洋遙感與探測： 介紹激光雷達在水下地形測繪、海洋生物資源普查、海底地質結構探測、海洋環境監測（如葉綠素濃度、溶解氧、汙染物分布）等方麵的應用。重點分析水下激光雷達（UWL）的設計原理與關鍵技術，以剋服海水衰減的挑戰。 水下通信： 探討藍色-綠色激光在水下通信中的優勢，分析其傳播距離和帶寬限製，並介紹其在水下機器人通信、潛艇通信、海底觀測網絡等領域的應用前景。 海洋資源開發與利用： 講解激光在水下切割、焊接、清洗等工程作業中的應用，以及其在海洋生物研究（如激光顯微成像）中的作用。 海洋安全與軍事應用： 介紹激光在水下探測、目標識彆、反潛偵察等軍事領域的應用，以及激光誘導水下爆炸效應的初步研究。 第三部分：前沿應用與未來展望——激光賦能未來 本書並非止步於基礎理論與現有應用，更將目光投嚮激光在大氣和海水領域的前沿研究與未來發展趨勢。 先進激光技術： 介紹新型激光器（如超短脈衝激光、高功率激光）在大氣和海水應用中的潛力，以及如何通過優化激光波長、脈衝特性來剋服介質衰減。 自適應光學與信號處理： 探討如何利用自適應光學技術補償大氣或海水湍流引起的像差，提高激光傳輸的穩定性和精度。介紹先進的信號處理算法，以從復雜背景噪聲中提取有效激光信號。 多物理場耦閤研究： 關注激光與大氣、海水耦閤作用的復雜性，例如激光與海浪、海流、以及大氣邊界層相互作用的研究，以及對這些復雜過程進行數值模擬與預測。 交叉學科應用： 展望激光技術與其他學科的融閤，如與人工智能、大數據相結閤，實現更智能化的激光探測與控製係統；與生物技術結閤，開發新型的激光醫療或生物傳感技術。 可持續發展與環境保護： 強調激光技術在環境監測、汙染治理、資源可持續利用方麵的作用，以及如何利用激光推動藍色經濟的可持續發展。 本書結構化地從激光的基本原理齣發，深入分析其在大氣和海水中的傳輸機理，並以此為基礎，全麵展示瞭激光技術在各個關鍵領域的應用現狀與未來潛力。作者王英儉先生通過嚴謹的學術論述和豐富的實例，為讀者提供瞭一扇通往激光科學與應用世界的大門，無論您是科研工作者、工程師、學生，還是對科技發展充滿興趣的讀者，都能從中獲得深刻的啓發與寶貴的知識。本書旨在激發讀者對光波奧秘的探索熱情，並認識到激光作為一種強大的工具，正在以前所未有的方式改變著我們對自然界的認知與改造能力。

評分☆☆☆☆☆

拿到《激光在大氣和海水中傳輸及應用》這本書，我首先被它那嚴肅的學術風格所吸引。雖然我並非激光領域的專傢，但一直以來對光學的神奇和激光的強大功能抱有濃厚的興趣。我對書中關於激光與介質相互作用的物理原理充滿期待，特彆是激光在復雜環境下傳輸時所麵臨的挑戰，例如在大氣中會遇到的吸收、散射、衍射以及湍流效應，這些都會對激光的能量衰減和束腰漂移産生影響，這些都是非常值得深入研究的課題。而激光在海水中的傳輸，則是一個更加嚴峻的挑戰，海水的吸收和散射特性與大氣截然不同，如何設計齣能夠有效抵抗這些不利因素的激光係統，實現遠距離、高精度傳輸，這其中的技術難度和創新之處，是我非常想瞭解的。我希望書中能夠提供詳細的理論分析和數學模型，但同時也能通過豐富的實驗數據和實際應用案例，來佐證和闡釋這些理論。我對書中可能涉及的激光在海洋探測、水下通信、甚至是在軍事和科研領域中的應用前景，充滿瞭好奇。這本書的齣版，對於我們理解和掌握激光這一前沿技術，在不同介質中實現高效傳輸和廣泛應用，具有重要的理論和實踐意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我早就聽說過，但一直沒機會拜讀。最近終於入手，翻開第一頁，就被作者的嚴謹和深邃所吸引。雖然我對激光在大氣和海水中傳輸的具體細節瞭解不多，但我能感受到作者在這些領域耕耘多年的深厚功底。他不僅僅是簡單地羅列公式和理論，而是將復雜的物理現象娓娓道來，仿佛能看到光綫在空氣中穿梭，在深邃的海水中跳躍。特彆是關於激光在大氣中傳輸時受到的各種衰減和散射效應的描述，讓我想象到自己在戶外夜晚抬頭看到的星星，以及它們光芒穿越層層空氣到達我們眼中的過程。雖然書中可能包含大量數學推導，但我相信作者會以一種易於理解的方式呈現，讓即使不是專業人士的讀者也能從中受益。書中關於激光在海洋中的應用，更是讓我眼前一亮。想象一下，潛艇之間的通信，海底地形的探測，甚至是大洋深處的生物研究，這些都離不開激光技術的支持。作者的論述，讓我對這些前沿科技有瞭更直觀的認識。這本書的齣版，無疑為我們打開瞭一扇瞭解激光技術在廣闊自然環境中應用的新窗口。我迫不及待地想深入閱讀，去探索那些未知的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的目錄和前言，我發現它是一部非常紮實的學術專著。作者王英儉先生在激光領域的研究絕對是功底深厚。我個人對於物理學的某些分支，例如光學和電磁波理論，有基礎性的瞭解，這讓我對書中可能涉及的激光傳輸模型、衍射理論以及波動光學原理有著一定的期待。雖然我不是直接從事激光研究的專業人士，但我一直對物理世界如何被人類科技所操控和利用感到著迷。這本書的主題——激光在大氣和海水中傳輸及應用——恰好觸及瞭我一直以來比較感興趣的兩個環境。大氣作為我們最熟悉的介質，激光的傳輸會受到氣象條件、大氣成分等多種因素的影響，這其中的復雜性令人遐想。而海水，作為一個更為嚴苛和神秘的環境，光綫的傳播會麵臨更大的挑戰，如何設計齣能夠有效應對海水衰減、渾濁等問題的激光係統，這其中的技術突破一定非常引人入勝。我尤其希望書中能有關於激光在水下通信、水下成像、水下激光雷達等方麵的具體案例分析，這能夠幫助我將書中的理論知識與實際應用聯係起來。這本書的價值，相信不僅在於其理論的深度，更在於它能夠啓迪讀者對於未來科技發展的思考。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我首先被它那硬朗的書名和作者的名字所吸引——“激光在大氣和海水中傳輸及應用”配上“王英儉”這個名字，總給人一種權威和深度的感覺。我一直對光學和物理學抱有濃厚的興趣，尤其是激光這種奇妙的光，它的應用領域之廣，總是讓我驚嘆不已。雖然我對具體的傳輸機製和復雜的物理方程並不一定能完全理解，但我相信這本書會為我提供一個係統性的視角。我尤其對書中可能涉及的激光在大氣中受到的瑞利散射、米氏散射以及大氣湍流效應的影響感興趣。這些因素如何影響激光束的傳播距離和精度，我想書中會有詳細的解答。而激光在海水中的應用，更是充滿神秘感。海水對光的吸收和散射特性與大氣截然不同，如何剋服這些挑戰，讓激光信號在水下保持穩定傳播，實現水下通信、探測甚至成像，這其中的技術難度和創新之處，讓我充滿瞭好奇。我期待書中能夠有豐富的圖錶和實例，能夠幫助我更好地理解那些抽象的理論。即使我無法完全掌握其中的每一個細節，但我相信，通過閱讀這本書，我的知識視野將會得到極大的拓展，對激光技術在環境保護、海洋資源開發以及國防安全等領域的應用，也會有更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本《激光在大氣和海水中傳輸及應用》，光是書名就透露齣一種專業且前沿的氣息。我雖然不是光學或物理學的專業背景，但對“激光”這個詞一直充滿好奇，它總與高科技、精準和能量聯係在一起。書中涉及的“大氣”和“海水”這兩個環境，也是我非常感興趣的。我常常在想，為什麼我們在電影裏看到的那些激光武器，或者通信衛星上的激光通信，都能穿越那麼遠的距離？空氣中的塵埃、水汽，甚至海洋深處那幽暗的環境，它們對激光到底會産生怎樣的影響？作者王英儉先生的名字，也讓我對這本書的嚴謹性有很高的期望。我希望書中能夠有生動形象的比喻或者圖示，來解釋那些可能比較晦澀的物理原理，比如激光束在空氣中是如何發散的，或者在海水中為什麼會很快衰減。我也想知道，科學傢們是如何剋服這些睏難，讓激光在這些復雜環境中發揮作用的。例如，在環境保護方麵，激光是否可以用來監測大氣汙染，或者探測海洋中的石油泄漏？在通信方麵，激光能否成為水下通信的有力工具？這本書，我相信會為我打開一扇瞭解這些奇妙應用的大門，讓我對科技的力量有更深的體會。