光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版) [Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Pr]

光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版) [Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Pr] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[德] Max Born(馬科斯.玻恩),(美)Emil Wolf(埃米爾.沃耳夫) 著,楊葭蓀 譯
圖書標籤:
  • 光學
  • 電磁理論
  • 光傳播
  • 乾涉
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齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121289323
版次:7
商品編碼:11962070
包裝:平裝
外文名稱:Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Pr
開本:16開
齣版時間:2016-06-01
用紙:膠版紙
頁數:844
字數:1369000
正文語種:中

具體描述

內容簡介

本書是一部經典光學世界名著。全書以麥剋斯韋宏觀電磁理論為基礎,係統闡述光在各種媒質中的傳播規律,包括反射、摺射、偏振、乾涉、衍射、散射以及金屬光學(吸收媒質)和晶體光學(各嚮異性媒質)等。幾何光學也作為極限情況(波長趨於0)而納入麥剋斯韋方程係統,並從衍射觀點討論瞭光學成像的像差問題。新版增加瞭計算機層析術、寬帶光乾涉、非均勻媒質光散射等內容。本書引文豐富且所涉廣泛,上溯曆史,下至近代,旁及有關學科和應用,故能於一專著中給讀者以寬闊視野與充分求索之空間。全書共十五章,前半部分為基礎內容,後半部分層次較深。本書基礎性、係統性和學術性兼備,可供光學教學與研究人員包括高年級本科生、研究生等閱讀和參考。

作者簡介

楊葭蓀:北京大學物理學院教授,我國著名光學傢,長期從事光學領域的教學與育人工作,治學嚴謹,為國傢培養瞭大量德纔兼備的優秀人纔。

馬科斯?玻恩:20世紀*傑齣和*有影響力的物理學傢之一,曾對量子力學基礎的奠定做齣過重大貢獻,並因此獲得1954年諾貝爾物理學奬,在其他物理學分支如晶格動力學理論方麵的成就也十分突齣,所創建的哥廷根理論物理學派當時名列世界首位,對物理學的發展産生過很大影響。

目錄

曆史引言 I

第1章 電磁場的基本性質 1
1.1 電磁場 1
1.1.1 麥剋斯韋方程 1
1.1.2 物質方程 2
1.1.3 突變麵處的邊界條件 3
1.1.4 電磁場的能量定律 6
1.2 波動方程和光速 9
1.3 標量波 12
1.3.1 平麵波 12
1.3.2 球麵波 13
1.3.3 諧波和相速 14
1.3.4 波包和群速 16
1.4 矢量波 20
1.4.1 一般的電磁平麵波 20
1.4.2 諧電磁平麵波 21
1.4.3 任意形式的諧矢量波 28
1.5 平麵波的反射和摺射 32
1.5.1 反射定律和摺射定律 32
1.5.2 菲涅耳公式 34
1.5.3 反射率和透射率;反射和摺射産生的偏振 36
1.5.4 全反射 41
1.6 波在分層媒質中的傳播和介質膜理論 45
1.6.1 基本微分方程 46
1.6.2 分層媒質的特性矩陣 49
1.6.3 反射係數和透射係數 53
1.6.4 均勻介質膜 54
1.6.5 周期性分層媒質 59

第2章 電磁勢和電磁極化 64
2.1 真空中的電動勢 65
2.1.1 矢勢和標勢 65
2.1.2 推遲勢 66
2.2 極化和磁化 68
2.2.1 用極化強度和磁化強度錶示矢勢和標勢 68
2.2.2 赫茲矢量 72
2.2.3 一個綫性電偶極子的場 73
2.3 洛倫茲-洛倫茨公式和初等色散理論 76
2.3.1 介電極化率和磁極化率 76
2.3.2 有效場 77
2.3.3 平均極化率:洛倫茲-洛倫茨公式 78
2.3.4 初等色散理論 81
2.4 用積分方程處理電磁波的傳播 88
2.4.1 基本積分方程 88
2.4.2 埃瓦爾德-歐西恩消光定理和洛倫茲-洛倫茨公式的嚴格推導 89
2.4.3 藉助埃瓦爾德-歐西恩消光定理處理平麵波的摺射和反射 93

第3章 幾何光學基礎 98
3.1 對於極短波長的近似處理 98
3.1.1 程函方程的推導 99
3.1.2 光綫和幾何光學的強度定律 101
3.1.3 振幅矢量的傳播 105
3.1.4 推廣和幾何光學的適用範圍 107
3.2 光綫的一般性質 109
3.2.1 光綫的微分方程 109
3.2.2 摺射定律和反射定律 111
3.2.3 光綫匯及其焦點特性 113
3.3 幾何光學的其他基本定理 114
3.3.1 拉格朗日積分不變式 114
3.3.2 費馬原理 115
3.3.3 馬呂斯和杜平定理及一些有關定理 117

第4章 光學成像的幾何理論 120
4.1 哈密頓特徵函數 120
4.1.1 點特徵函數 120
4.1.2 混閤特徵函數 122
4.1.3 角特徵函數 123
4.1.4 鏇轉摺射麵的角特徵函數近似形式 124
4.1.5 鏇轉反射麵的角特徵函數近似形式 127
4.2 理想成像 129
4.2.1 一般定理 129
4.2.2 麥剋斯韋“魚眼冶 133
4.2.3 麵的無像散成像 135
4.3 具有軸對稱的射影變換(直射變換) 136
4.3.1 一般公式 136
4.3.2 遠焦情況 139
4.3.3 射影變換的分類 140
4.3.4 射影變換的組閤 141
4.4 高斯光學 142
4.4.1 鏇轉摺射麵 142
4.4.2 鏇轉反射麵 145
4.4.3 厚透鏡 145
4.4.4 薄透鏡 148
4.4.5 一般共軸係統 148
4.5 廣角光錐的無像散成像 151
4.5.1 正弦條件 152
4.5.2 赫謝耳條件 153
4.6 像散光錐 153
4.6.1 細光錐的焦點特性 154
4.6.2 細光錐的摺射 155
4.7 色差和棱鏡的色散 158
4.7.1 色差 158
4.7.2 棱鏡的色散 161
4.8 輻射度量學和孔徑 164
4.8.1 輻射度量學的基本概念 164
4.8.2 光闌和光瞳 168
4.8.3 像的亮度和照度 170
4.9 光綫追跡 172
4.9.1 斜子午光綫 172
4.9.2 傍軸光綫 174
4.9.3 不交軸光綫 175
4.10 非球麵的設計 178
4.10.1 軸上無像散的實現 178
4.10.2 不暈的實現 181
4.11 投影法圖像重建(計算機層析術) 183
4.11.1 引言 183
4.11.2 吸收媒質中的光束傳播 184
4.11.3 射綫積分和投影 185
4.11.4 N維Radon 變換 186
4.11.5 計算機層析術的截麵重建和投影-層析定理 188

第5章 像差的幾何理論 192
5.1 波像差和光綫像差;像差函數 192
5.2 施瓦茨蔡耳德微擾程函 196
5.3 初級(賽德爾)像差 199
5.4 初級像差的相加定理 205
5.5 一般共軸透鏡係統的初級像差係數 207
5.5.1 利用兩條傍軸光綫錶示的賽德爾公式 207
5.5.2 利用一條傍軸光綫錶示的賽德爾公式 211
5.5.3 佩茨瓦爾定理 212
5.6 例子:一個薄透鏡的初級像差 213
5.7 一般共軸透鏡係統的色差 217

第6章 成像儀器 220
6.1 眼睛 220
6.2 照相機 221
6.3 摺射望遠鏡 225
6.4 反射望遠鏡 230
6.5 照明儀器 233
6.6 顯微鏡 235

第7章 乾涉理論基礎和乾涉儀 239
7.1 引言 239
7.2 兩個單色波的乾涉 239
7.3 雙光束乾涉:波陣麵分割 242
7.3.1 楊氏實驗 242
7.3.2 菲涅耳雙麵鏡和類似裝置 244
7.3.3 準單色光條紋和白光條紋 246
7.3.4 使用狹縫光源;條紋的可見度 247
7.3.5 應用於測量光程差:瑞利乾涉儀 250
7.3.6 應用於測量光源的角幅度:邁剋耳孫測星乾涉儀 252
7.4 駐波 257
7.5 雙光束乾涉:振幅分割 261
7.5.1 平行平麵闆産生的條紋 261
7.5.2 薄膜産生的條紋;斐索乾涉儀 265
7.5.3 條紋的定域 270
7.5.4 邁剋耳孫乾涉儀 278
7.5.5 特懷曼-格林乾涉儀和有關乾涉儀 280
7.5.6 兩塊全同闆産生的條紋:雅滿(Jamin)乾涉儀和乾涉顯微鏡 284
7.5.7 馬赫-曾德爾乾涉儀;貝茨波陣麵切變乾涉儀 289
7.5.8 相乾長度;雙光束乾涉在研究光譜綫精細結構中的應用 293
7.6 多光束乾涉 299
7.6.1 平行平麵闆的多光束乾涉條紋 299
7.6.2 法布裏-珀羅乾涉儀 304
7.6.3 應用法布裏-珀羅乾涉儀研究光譜綫的精細結構 308
7.6.4 應用法布裏-珀羅乾涉儀比較波長 313
7.6.5 陸末-格爾剋乾涉儀 316
7.6.6 乾涉濾波器 321
7.6.7 薄膜多光束乾涉條紋 324
7.6.8 兩塊平行平麵闆産生的多光束條紋 333
7.7 波長與標準米的比較 340

第8章 衍射理論基礎 342
8.1 引言 342
8.2 惠更斯-菲涅耳原理 342
8.3 基爾霍夫衍射理論 347
8.3.1 基爾霍夫積分定理 347
8.3.2 基爾霍夫衍射理論 349
8.3.3 夫琅禾費衍射和菲涅耳衍射 353
8.4 過渡到標量理論 357
8.4.1 單色振子産生的像場 357
8.4.2 總像場 360
8.5 各種形狀光孔上的夫琅禾費衍射 362
8.5.1 矩孔和狹縫 362
8.5.2 圓孔 365
8.5.3 其他形狀的孔 368
8.6 光學儀器中的夫琅禾費衍射 371
8.6.1 衍射光柵 371
8.6.2 成像係統的分辨本領 382
8.6.3 顯微鏡中的成像 385
8.7 直邊菲涅耳衍射 395
8.7.1 衍射積分 395
8.7.2 菲涅耳積分 397
8.7.3 直邊菲涅耳衍射 400
8.8 焦點附近的三維光分布狀態 401
8.8.1 用洛默爾函數計算衍射積分 402
8.8.2 強度分布 406
8.8.3 積分強度 409
8.8.4 位相特性 411
8.9 邊界衍射波 415
8.10 加伯波前重建成像法(全息學) 418
8.10.1 正全息圖的製作 419
8.10.2 重建 420
8.11 瑞利-索末菲衍射積分 425
8.11.1 瑞利衍射積分 425
8.11.2 瑞利-索末菲衍射積分 427

第9章 像差的衍射理論 429
9.1 存在像差時的衍射積分 430
9.1.1 衍射積分 430
9.1.2 位移定理;參考球的更換 431
9.1.3 強度和波陣麵平均形變之間的關係 433
9.2 像差函數的展開 433
9.2.1 澤尼剋圓多項式 433
9.2.2 像差函數的展開 436
9.3 初級像差的容限條件 438
9.4 單種像差衍射圖樣 442
9.4.1 初級球差 444
9.4.2 初級彗差 447
9.4.3 初級像散 447
9.5 廣延物的成像 450
9.5.1 相乾照明 450
9.5.2 不相乾照明 453

第10章 部分相乾光的乾涉和衍射 459
10.1 引言 459
10.2 實多色場的復數錶示 461
10.3 光束的關聯函數 466
10.3.1 兩束部分相乾光的乾涉;互相乾函數和復相乾度 466
10.3.2 互相乾的譜錶示 469
10.4 準單色光的乾涉和衍射 471
10.4.1 準單色光的乾涉;互強度 472
10.4.2 擴展不相乾準單色光源光場互強度和相乾度的計算 474
10.4.3 一個例子 479
10.4.4 互強度的傳播 484
10.5 寬帶光的乾涉和譜相乾度;關聯感生的光譜改變 486
10.6 幾項應用 491
10.6.1 擴展不相乾準單色光源像中的相乾度 491
10.6.2 聚光器對顯微鏡分辨率的影響 494
10.6.3 部分相乾準單色照明成像 498
10.7 有關互相乾的幾個定理 503
10.7.1 不相乾光源光場互相乾的計算 503
10.7.2 互相乾的傳播 505
10.8 嚴格的部分相乾性理論 506
10.8.1 互相乾的波動方程 506
10.8.2 互相乾傳播定律的嚴格錶述 508
10.8.3 相乾時間和有效光譜寬度 511
10.9 準單色光的偏振特性 514
10.9.1 準單色平麵波的相乾矩陣 515
10.9.2 幾種等效錶示;光波的偏振度 520
10.9.3 準單色平麵波的斯托剋斯參量 523

第11章 嚴格的衍射理論 526
11.1 引言 526
11.2 邊界條件和錶麵電流 527
11.3 平麵屏衍射;電磁形式的巴比涅原理 529
11.4 平麵屏産生的二維衍射 530
11.4.1 二維電磁場的標量性質 530
11.4.2 平麵波組成的角譜 530
11.4.3 對偶積分方程形式的錶述 533
11.5 平麵波的半平麵二維衍射 534
11.5.1 E 偏振情況的對偶積分方程之解 534
11.5.2 解的菲涅耳積分錶示 536
11.5.3 解的性質 539
11.5.4 H 偏振情況的解 543
11.5.5 一些數值計算 544
11.5.6 與近似理論和實驗結果的比較 546
11.6 平麵波的半平麵三維衍射 547
11.7 定域光源所産生的場在半平麵上的衍射 550
11.7.1 一個平行於衍射邊的綫電流 550
11.7.2 一個偶極子 554
11.8 其他問題 556
11.8.1 兩個平行半平麵 556
11.8.2 平行錯位疊加半平麵的無窮堆垛 558
11.8.3 一條窄帶 559
11.8.4 其他相關問題 560
11.9 解的惟一性 561

第12章 光在超聲波上的衍射 562
12.1 現象的定性描述和麥剋斯韋微分方程的理論處理(概述) 562
12.1.1 現象的定性描述 562
12.1.2 麥剋斯韋方程的理論處理(概述) 564
12.2 超聲衍射的積分方程處理方法 567
12.2.1 E偏振情況的積分方程 568
12.2.2 積分方程的試探解 569
12.2.3 衍射譜中和反射譜中的光波振幅錶達式 572
12.2.4 逐次逼近法的方程解 572
12.2.5 一些特彆情況的一級和二級譜綫強度錶達式 575
12.2.6 一些定性結果 576
12.2.7 拉曼-納斯近似 578

第13章 不均勻媒質産生的散射 580
13.1 標量散射理論基礎 580
13.1.1 基本積分方程的推導 580
13.1.2 一級玻恩近似 583
13.1.3 周期勢産生的散射 587
13.1.4 多重散射 590
13.2 散射勢重建衍射層析術原理 592
13.2.1 散射場的角譜錶示 593
13.2.2 衍射層析術的基本定理 595
13.3 光學截麵定理 598
13.4 倒易關係 604
13.5 Rytov級數 606
13.6 電磁波的散射 608
13.6.1 電磁散射理論的積分-微分方程 608
13.6.2 遠場 609
13.6.3 電磁波散射的光學截麵定理 611

第14章 金屬光學 614
14.1 波在導體中的傳播 614
14.2 金屬麵的反射和摺射 618
14.3 金屬光學常數電子論初探 626
14.4 波在分層導電媒質中的傳播;金屬膜理論 628
14.4.1 透明基片上的單層吸收膜 629
14.4.2 吸收基片上的單層透明膜 633
14.5 導電球産生的衍射;?米氏理論 634
14.5.1 問題的數學解 635
14.5.2 米氏公式的一些結果? 647
14.5.3 總散射和消光 656

第15章 晶體光學 661
15.1 各嚮異性媒質的介電常數 661
15.2 各嚮異性媒質中單色平麵波的結構 663
15.2.1 相速度和光綫速度 663
15.2.2 光在晶體中傳播的菲涅耳公式 666
15.2.3 確定傳播速度和振動方嚮的幾何作圖法 669
15.3 單軸晶體和雙軸晶體的光學特性 673
15.3.1 晶體的光學分類 673
15.3.2 光在單軸晶體中的傳播 674
15.3.3 光在雙軸晶體中的傳播 676
15.3.4 晶體摺射 679
15.4 晶體光學測量 686
15.4.1 尼科耳棱鏡 686
15.4.2 補償器 687
15.4.3 晶片乾涉 690
15.4.4 單軸晶片的乾涉圖 694
15.4.5 雙軸晶片的乾涉圖 696
15.4.6 晶體媒質的光軸定位和主摺射率測定 698
15.5 應力雙摺射和形序雙摺射 699
15.5.1 應力雙摺射 699
15.5.2 形序雙摺射 702
15.6 吸收晶體 704
15.6.1 光在吸收型各嚮異性媒質中的傳播 704
15.6.2 吸收晶片的乾涉圖 709
15.6.3 二嚮色性偏振器 711

附錄A 變分法 714
A.1 歐拉方程――極值的必要條件 714
A.2 希爾伯特獨立性積分和哈密頓-雅可比方程 715
A.3 緻極麯綫場 717
A.4 從哈密頓-雅可比方程的解確定全部緻極麯綫 719
A.5 哈密頓正則方程 720
A.6 自變量不顯現在被積函數中時的特殊情況 721
A.7 不連續地段 722
A.8 Weierstrass條件和勒讓德條件(極值的充分性條件) 724
A.9 當路綫的一端點被約束在一麯麵上時變分積分的極小值 726
A.10 雅可比極小值判據 727
A.11 例一:光學 727
A.12 例二:質點力學 729

附錄B 光學、電子光學和波動力學 732
B.1 基本形式的哈密頓類似 732
B.2 變分形式的哈密頓類似 734
B.3 自由電子的波動力學 737
B.4 光學原理對電子光學的應用 738

附錄C 積分的漸近近似 740
C.1 最陡下降法 740
C.2 穩定相法 744
C.3 二重積分 745

附錄D 狄拉剋 啄 函數 747

附錄E 洛倫茲-洛倫茨定律嚴格推導所用的一個數學引理(2.4.2節) 752

附錄F 電磁場中不連續態的傳播(3.1.1節) 754
F.1 各場矢量中不連續變化的相互關係 754
F.2 運動不連續麵處的場 756

附錄G 澤尼剋圓多項式(9.2.1節) 758
G.1 一些一般考慮 758
G.2 徑嚮多項式的顯錶達式 760

附錄H 譜相乾度不等式的證明(10.5節) 764

附錄I 倒易不等式的證明(10.8.3節) 765

附錄J 兩個積分的計算(12.2.2節) 767

附錄K 標量波場中的能量守恒(13.3節) 770

附錄L 瓊斯引理的證明(13.3節) 772

著者索引 774

英漢內容索引 787

前言/序言

譯者序


一個多世紀以前,麥剋斯韋建立瞭經典電磁理論,證明光是一種電磁波,由此産生瞭光的電磁理論。光和電的統一,加速瞭光學及整個物理學的發展。上世紀60年代激光的齣現,更標誌著光學進入瞭一個新的發展階段。雖然現代光學中的許多問題需要應用量子理論來處理,但經典電磁理論並未因此而失去它的價值和光彩,它仍然是我們掌握現代科學技術不可缺少的基礎。


《光學原理》正是光的電磁理論方麵一本時及近代、夙享盛譽的基本參考書,它是在M?玻恩Optik(1933)的基礎上改編擴充寫成的。Optik一書內容由宏觀而微觀,體係嚴謹,敘理明要,是當時公認的經典光學名著。《光學原理》初版於1959年——激光問世前一年,主要闡述宏觀電磁理論,係統討論光在各種媒質中傳播的基本規律,包括反射、摺射、乾涉和衍射等。


“部分相乾”一章是其特色所在,為著者E?沃耳夫的專門貢獻,而編入加伯“波前重建(全息術)冶一節尤具卓見。四十年來,光學因激光而多方麵獲得驚人發展,本書原有內容已顯不夠充分,但始終未失其基本參考價值。這次第七版(擴充版)增加瞭若乾章節,共近80 頁(詳見第七版序言),基礎前沿兼備,麵貌為之一新。


《光學原理》曾有過中譯本,齣版於1978—1985年間,係據原書第五版、第六版分上下冊譯齣淤。這次根據其最新版(第七版)在參照前譯基礎上重新譯齣,錯誤之處誠望讀者指正。


譯本是獻給讀者的,也包含對昔日師長的感激和懷念。


楊葭蓀




中譯本校訂版序


乘譯本第二次印刷之機,對前版中所發現的若乾錯誤,包括譯文及排版的錯誤以及名詞譯名的不統一與不規範問題等等作瞭改正;並在此對一些給予指正的讀者錶示衷心感謝。


楊葭蓀






第七版序言


40年前的這個月,M?玻恩和我將《光學原理》第一版序言發送給齣版公司。從那之後,這本書共齣過6 版,並重印過17 次(非正規版和幾種譯本未計算在內),大都僅做少量改正。最近,齣版公司更易,新公司欣然錶示願重排全書,這使我有機會對本書進行比較實質性的改動。


第一版齣版於激光問世前一年。激光器的發明在光學領域觸發起一次強大的活動熱潮,並迅速導緻産生許多新領域,如非綫性光學、縴維光學和光電子學。大量應用也隨之接踵而來,在醫學,在光學數據存儲,在信息傳遞和在許多其他領域,比比皆是。量子光學則在更基礎的水平綫上蓬勃興起,成為一個充滿活力和迅速發展壯大的領域,給我們提供新的方法來檢驗量子物理學的某些基本假設,例如關於定域性和不可分辨性。上述這些領域所取得的進展既迅速又廣闊,其中一些較新的範圍本身已成為書著題材。


顯然,《光學原理》如要時及近代,廣收無遺,則新版帙幅將擴至數捲。因此,為瞭仍保持單冊,這一新版僅增加瞭幾個新的問題,其範圍選擇也僅限於可不對原書主體做較大變動。具體而言,所增新題材和章節如下:


(1)4.11節,本節介紹計算機軸嚮層析術(Computerized Axial Tomography,通稱為CAT)的原理。這一學科始創於20 世紀60年代初期,曾在診斷醫學中引發一場革命。這一節還講述瞭CAT的理論基礎——Radon變換,它早在1917年即已提齣,後來纔用於計算機軸嚮層析術,雖然其發明者當時並未料知有此。此項發明及其應用曾被授予三項諾貝爾奬,其重要性由此可見。晚近以來,CAT 掃描的基礎理論得到更加廣闊的應用,例如用於量子態重構。


(2)8.11節,講述所謂瑞利-基爾霍夫衍射理論。這一理論自索末菲《光學》一書(齣版於1954年)予以介紹之後,變得頗為流行。一些光學的科學傢認為它比古老的經典基爾霍夫衍射理論更為可取。然而,這兩個理論描寫各種衍射效應究竟何者為優,尚無定論。


(3)10.5節,討論近期發現的一些乾涉效應,係由任何相乾態的寬帶光束疊加産生。對這些效應的分析錶明,即使在這種情況下疊加區域可能看不到乾涉條紋,該區域中光的分布也含有重要的物理信息,而當對疊加區中的光進行頻譜分析時,該信息就顯現齣來。這時可以發現,不同的觀察點,光的譜不同,並且從這種光譜變化可以測定該寬帶光的相乾性質。這個效應是空-頻域(space-frequency domain)相乾現象的一個例子。我們必須把它同更為常見而為人們所熟悉的空-時域(space-time domain)相乾現象區彆開來。空-頻域相乾效應的定量量度用的是所謂譜相乾度(spectral degree of coherence),而空-時域用的是復相乾度(complex degree of coherence)。譜相乾度在本新版10.5節中導齣,稍有修改。該節剖析有關實驗時還初步介紹瞭關聯産生的光譜改變現象,這個現象剛剛發現於10年多前,自那時後即獲得廣泛研究。


(4)新的第13章,介紹非均勻媒質的光散射理論。在光學研究方麵這一課題晚近以來大為發展,雖然在量子力學的勢散射方麵實質相同的理論多年前即已完善建立起來。


這一章首先推導齣綫性各嚮同性物體光散射的基本積分方程,然後討論此方程的級數形式解,並詳細探討一級玻恩近似和一級Rytov近似;本章還簡要敘述瞭周期性結構媒質的經典散射理論,它是晶體X 射綫衍射理論的基礎;此外,這一章談到的內容還有馮?勞爾方程、布拉格定律、埃瓦爾德反射球和埃瓦爾德極限球。近些年來這些問題在逆光散射的寬廣區域變得重要起來,並獲得多項新的應用,例如關於全息光柵。本章最後詳細講述光學截麵定理(通常稱為光學定理),這個問題在光學文獻中,不管其名稱如何,甚少談及。


第13章討論的另一個問題是衍射層析術。在新版4.11節所討論的計算機軸嚮層析術中,輻射的波長並非無限小,但被忽略不計。當該技術用在X射綫時,通常可允如此,但在采用光波或聲波的應用中,這種近似常不適宜。衍射層析術考慮瞭輻射波長的有限性,因而能給齣比較好的解。


除上述新增題材外,這一新版還增加瞭幾個附錄(附錄H、附錄K和附錄L),並增補瞭許多新的參考文獻,其中一些用以替換下那些比較老的;新版還對正文做瞭少量比較小的改動,目的一般在於改進文意錶達,更新知識信息。


這裏要衷心感謝一些同事、朋友和學生的幫助。我感激Harrison H.Barrett教授,他的有益建議使4.11節和13.2節計算機軸嚮層析術和衍射層析術的內容得到改進。我感謝我多年的朋友和同事Leonard Mandel 教授對手稿某些部分所做的有益評論。Doo Cho和V.N.Mahajan兩位博士曾滿腔熱情地使我注意他們在前幾版中所發現的錯誤,現均已做妥善處理。我的閤作者Yajun Li,Taco D.Visser和我以前的學生Avshalom Gamliel,David G.Fischer和Kisik Kim各位博士曾閱讀一些新章節並提齣有益評論,使內容得到改進。我以前的學生Weijian Wang博士熱心幫助準備瞭大部分插圖。我特彆感謝我現在的兩位研究生P.Scott Carney和Greg J.Gbur,他們給予的幫助非價可計,他們幫助核對瞭公式計算和參考文獻,更除錯誤之處,提齣錶述上的改進並幫助校對。


我願嚮羅切斯特大學物理學、光學、天文學圖書館館長Patricia Sulouff夫人錶示我的謝忱,感謝她協助查找一些較偏僻的文獻並搜尋到以前難以得到的論文和書籍。我還感謝Ellen Calkins夫人反復多次打印新章節手稿的草稿並準備著者索引。


大部分修訂的準備工作完成於1998年春季我在Central Florida大學光學與激光研究教育中心(Center for Research and Education in Optics and Lasers,CREOL)任訪問職務之際。我衷心感謝CREOL同事中M.J.Soileau,M.G.Moharam和G.I.Stegeman各位教授為本項工作提供瞭適宜的環境和諸多便利。


大多數著者的傢庭生活,在伴侶一方忙於寫著之時都濛受影響。我亦不例外。但是我樂於說,我的夫人Marlies這個時期生活得十分愉快而無怨言。她還幫助校對原稿和校樣,對此我深為感激。


我衷心感謝劍橋大學齣版社員工給予的良好閤作。特彆感謝物理科學部齣版主任Simon Capelin博士提供的極大幫助。Maureen Storey 夫人對全書編輯工作一絲不苟;Miranda Fyfe小姐,特彆是Jayne Aldhouse夫人在頗緊時限如期齣書方麵給予閤作,我亦於此一並緻謝。


有時被問及關於我同M?玻恩閤作,完成齣版《光學原理》的情況。對此有興趣的讀者可在我“迴憶M?玻恩冶(Recollections of Max Born)”一文中找到迴答,該文發錶於Optics News 9,10~16(November/December,1983)。


E?沃耳夫


1999年1月於紐約羅切斯特




《光之韻律:波動現象的奧秘與應用》 本書將帶您踏上一段深入探索光波奧秘的旅程。我們聚焦於光作為一種波動現象,在傳播、乾涉和衍射過程中所展現齣的迷人規律,並揭示其背後深刻的電磁理論基礎。本書旨在為您提供一個清晰、嚴謹且富有洞察力的視角,去理解這些基本光學原理,並感受它們在現代科學技術中的廣泛應用。 第一部分:光的波動本質與傳播 我們將從光的波動性齣發,闡述其作為一種電磁波的內在屬性。您將瞭解到,光不僅僅是簡單的“直綫傳播”,而是由相互垂直振蕩的電場和磁場組成的能量波。我們將詳細探討光的傳播介質,包括真空、透明介質以及不同介質中光的傳播速度如何受到摺射率的影響。通過對惠更斯原理的深入剖析,我們將理解波前是如何在介質中傳播演化的,並為後續的乾涉和衍射現象奠定堅實的基礎。本部分還將涉及光的偏振現象,解釋不同偏振態的産生機製及其錶徵方法,為理解光的波動特性提供更全麵的認識。 第二部分:光波的和諧共舞——乾涉現象 當兩束或多束相乾的光波在同一空間疊加時,便會産生令人驚嘆的乾涉現象。本書將深入解析乾涉的基本原理,重點闡述相乾性的概念,即光波頻率相同且相位差保持恒定的條件,這是産生穩定乾涉圖樣的關鍵。我們將詳細介紹楊氏雙縫乾涉實驗,通過這一經典實驗,直觀地展現齣光波的疊加效應,以及明暗條紋的形成原因。您將學習到如何計算乾涉條紋的間距、亮度和對比度,並理解不同實驗條件(如縫寬、縫間距、光波波長)對乾涉圖樣的影響。此外,我們將探討薄膜乾涉,如肥皂泡和油膜上齣現的彩色條紋,解釋其産生機理,並介紹其在光學儀器設計和測量中的應用。 第三部分:光波的巧妙繞行——衍射現象 與直綫傳播的直觀印象不同,光波在遇到障礙物邊緣或狹縫時,會發生彎麯並傳播到幾何陰影區域,這一現象稱為衍射。本書將係統地講解衍射的基本原理,並區分菲涅耳衍射和夫琅禾費衍射,理解它們在觀察距離和波長與障礙物尺寸相對關係上的區彆。我們將詳細分析單縫衍射和雙縫衍射産生的衍射圖樣,解釋中心亮紋和側旁暗紋的形成,並推導齣衍射條紋的寬度和位置。圓孔衍射也將被深入探討,理解其在成像質量中的重要性。通過對衍射現象的分析,我們將領略到光波的波動性在微觀尺度下的精妙錶現,並瞭解其在光學分辨率、成像係統設計以及全息術等領域的應用潛力。 第四部分:電磁理論的宏偉框架 本書並非止步於現象的描述,而是力求將光波的傳播、乾涉和衍射現象置於其深刻的電磁理論根基之上。我們將迴顧麥剋斯韋方程組如何統一瞭電場和磁場,並預言瞭電磁波的存在。在此基礎上,我們將深入探討電磁波的波動方程,並闡述其如何精確描述光的傳播特性。您將理解,光的乾涉和衍射本質上是電場和磁場振幅在空間中的疊加和相互作用。我們將運用麥剋斯韋方程組的語言,解釋光波在不同介質中的傳播、反射和摺射,以及這些現象如何導緻乾涉和衍射的産生。這一部分將幫助您建立起對光學現象的係統性、理論性的深刻理解,認識到光學是電磁學不可分割的一部分。 結語:光與世界的交織 通過對光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論的深入剖析,本書旨在為您提供一個堅實的理論基礎,使您能夠理解和分析各種光學現象,並進一步探索其在物理學、工程學、生物學、醫學等眾多領域的廣泛應用。從激光器的工作原理到顯微鏡的分辨極限,從通信技術的光縴傳輸到天文學的望遠鏡成像,無不蘊含著光的波動性及其電磁理論的精髓。希望本書能夠點燃您對光學的熱情,開啓您對這個充滿奇妙的光學世界的更深層次的探索。

用戶評價

評分

這本書《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》給我的第一感覺就是它那份厚重的專業氣息。書名裏“電磁理論”這幾個字,瞬間就將我拉入到光學研究的深層領域,讓我知道這絕對不是一本簡單的科普讀物,而是要深入探究光學本質的學術專著。我還沒有真正開始閱讀,隻是大緻翻閱瞭一下目錄,看到其中關於光的電磁波本質、惠更斯原理的電磁詮釋、以及麥剋斯韋方程組在乾涉和衍射中的應用等內容,我就已經感到非常興奮。這些都是我一直以來想要深入理解的重點。我希望這本書能夠用嚴謹的數學推導和清晰的物理闡釋,將那些看似抽象復雜的電磁理論,與我們日常所見的各種光學現象聯係起來,比如彩虹的形成,肥皂泡上的絢麗色彩,以及相機鏡頭如何聚焦成像等。這本書給我的第一印象是它的學術嚴謹性和內容深度,它對我而言,是一次挑戰,也是一次深入理解光學世界奧秘的絕佳機會。

評分

拿到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》這本書,我第一眼就被它厚重的封麵和精煉的書名所吸引。尤其是“電磁理論”這幾個字,一下子就點燃瞭我對光學深層原理的探索欲。我總覺得,要真正理解光,就不能隻停留在幾何光學或者簡單的波動性描述上,而是要深入到它作為一種電磁波的本質。這本書的名字完美地契閤瞭我的這一願望。雖然我還沒有正式開始閱讀,但僅僅是翻閱目錄,我就已經感受到瞭其內容的豐富和嚴謹。從基礎的光波傳播,到精妙的乾涉和衍射現象,再到貫穿始終的電磁理論視角,這本書似乎提供瞭一個從根源上理解光學的路徑。我猜想,書中一定包含瞭大量的數學公式和物理推導,這對我來說既是挑戰,也是學習的動力。我期待著這本書能夠帶領我,一步步揭示光波在介質中的傳播規律,理解不同光波如何疊加形成乾涉圖樣,以及光波繞過障礙物時産生的衍射現象,是如何在電磁場的相互作用下發生的。這本書對我來說,更像是一次深入物理世界核心的探險,我渴望在其中找到理解光之奧秘的鑰匙。

評分

說實話,我拿到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》的時候,心情是有點忐忑的。這本書的名字就透著一股“不好惹”的氣息,尤其是“電磁理論”這幾個字,讓我聯想到瞭那些令人頭疼的麥剋斯韋方程組和復雜的矢量微積分。我平常對光學的一些現象,比如彩虹、肥皂泡上的彩色紋路,還有相機鏡頭的工作原理,都覺得很有趣,但總覺得停留在現象層麵,不夠深入。我一直想找一本能夠解釋這些現象背後深刻物理原理的書,而這本書的名字聽起來就非常符閤我的需求。雖然我還沒有真正開始閱讀,但僅僅是看到目錄裏那些關於波動方程、能量守恒、角動量等章節,就讓我感覺到這本書的內容深度非同一般。我猜測,這本書的作者一定是對光學有著極其深刻的理解,並且能夠將復雜的電磁理論以一種邏輯嚴密、層層遞進的方式呈現齣來。我希望這本書能夠帶領我走齣對光學現象的“知其然而不知其所以然”的睏境,讓我能夠真正理解光是如何傳播,為什麼會發生乾涉和衍射,以及這一切背後隱藏的電磁規律。這本書對我來說,與其說是一本書,不如說是一次挑戰,一次對物理世界更深層次理解的探索。

評分

當我第一次看到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》這本書時,我立刻被它所傳遞齣的學術深度所吸引。書名中的“電磁理論”幾個字,直接點明瞭這本書的齣發點和核心內容,這對於一直對光學現象背後物理原理充滿好奇的我來說,極具吸引力。我一直認為,要真正理解光,就必須從其電磁波的本質齣發,而這本書似乎正是提供瞭這樣一個平颱。雖然我還沒有深入閱讀,但僅僅是瀏覽目錄,我便能感受到其內容的廣度和深度。從基礎的光波傳播,到精妙的乾涉和衍射現象,再到如何用電磁理論來統一解釋這一切,這本書似乎構成瞭一個完整的知識體係。我期待著,通過這本書,能夠係統地學習和理解光波的傳播規律,乾涉和衍射産生的機製,以及這些現象在電磁理論框架下的統一解釋。這本書給我的第一印象是其嚴謹的學術風格和對光學核心概念的深刻挖掘,它對我而言,將是一次充滿挑戰和收獲的學習旅程。

評分

當我拿到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》時,一股撲麵而來的學術氣息讓我倍感振奮。這本書的名字就直接點明瞭其研究的核心——以電磁理論為基礎來闡述光的傳播、乾涉和衍射。這對我來說,是極其具有吸引力的,因為我一直認為,要真正理解光的奧秘,就必須從它作為電磁波的本質齣發。我還沒有開始正式閱讀,隻是瀏覽瞭一下目錄,看到諸如“麥剋斯韋方程與波動方程”、“惠更斯原理的電磁錶述”、“衍射理論的嚴格處理”等章節,就足以讓我預感到這本書的深度和廣度。我期待著通過這本書,能夠將那些抽象的電磁場概念與我們日常可見的光學現象一一對應起來,理解光波的偏振是如何産生的,乾涉現象背後的相乾性原理,以及衍射的復雜圖樣是如何由電磁波的疊加形成的。這本書給我留下的第一印象是它對光學研究的深度和嚴謹性,它不是一本輕鬆讀物,而是一本需要細細品味、反復研讀的學術經典。我希望它能為我打開一扇通往光學世界更深層次理解的大門。

評分

拿到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》這本書,我第一眼就被它沉甸甸的體量和嚴肅的書名所吸引。特彆是“電磁理論”這幾個字,讓我立刻意識到這本書絕非等閑之輩,它將帶領我深入到光學的根本層麵。我一直對那些能夠用基礎物理原理解釋復雜現象的理論感到由衷的敬佩,而用電磁理論來解釋光,正是我一直以來渴望深入理解的一個重要方嚮。雖然我還沒有開始細讀,但僅僅是掃視目錄,我就已經感受到這本書內容的豐富和邏輯的嚴謹。從光的傳播特性,到乾涉和衍射的各種現象,再到貫穿始終的電磁理論視角,這本書似乎構建瞭一個非常完整的知識體係。我期待著,在接下來的閱讀中,能夠理解光波的本質究竟是什麼,它如何在不同介質中傳播,為什麼會發生乾涉和衍射,以及這一切是如何被麥剋斯韋方程組所統一解釋的。這本書給我的第一印象是其高度的學術性和理論深度,它對我而言,是一次極具挑戰但又充滿吸引力的學習探索。

評分

這本書《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》給我最直觀的感受就是它那份沉甸甸的學術分量。書名中“電磁理論”幾個字,就直接把我拉到瞭光學研究的最前沿,讓我明白這絕不是一本泛泛而談的科普讀物,而是一本真正要深入鑽研光學本質的書。我還沒有開始細讀,但單看它的目錄,我已經被其中包含的豐富內容所震撼。從光的波動性、偏振,到經典的乾涉和衍射現象,再到電磁理論如何統一解釋這一切,這本書仿佛構建瞭一個完整的知識體係。我一直以來都對那些能用基本物理定律解釋復雜自然現象的理論感到著迷,而電磁理論解釋光學,正是我心中一直渴望深入理解的領域。我希望這本書能夠幫助我理解,光波的傳播到底意味著什麼,為什麼不同的光波會相互疊加産生明暗相間的條紋,以及光波在遇到微小障礙物時,為什麼會發生彎麯。這本書給我的感覺是,它是一份非常寶貴的學術財富,需要靜下心來,一點點去消化和吸收,但我相信,一旦掌握,定能對光學有全新的認識。

評分

當我第一次看到《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》這本書時,我首先被它厚重而紮實的體量所吸引,這讓我預感到這是一本內容極為詳盡和專業的著作。書名中的“電磁理論”更是點齣瞭其核心的研究方嚮,這一點對我而言具有極大的吸引力,因為我一直認為,要真正理解光學現象的本質,就必須迴歸到電磁學的基本原理。我尚未深入閱讀,但僅僅是瀏覽目錄,我便能感受到其內容的廣度和深度。從光的傳播性質到復雜的乾涉和衍射現象,再到電磁理論的介入,這本書似乎囊括瞭經典光學的主要內容,並且從一個更為根本的層麵進行闡述。這對於我這樣希望深入探究光學奧秘的學習者來說,無疑是一份珍貴的資源。我期待這本書能夠提供嚴謹的數學推導和清晰的物理闡釋,將那些抽象的電磁概念與具體的物理現象聯係起來,從而幫助我建立起一個完整而深刻的光學知識體係。這本書給我留下的第一印象是其學術的嚴謹性和內容的全麵性,這讓我對即將開始的學習之旅充滿瞭期待,同時也感到需要付齣相當的努力。

評分

這本《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》的名字就已經讓人感受到一股嚴謹和深邃的氣息,光是“電磁理論”這幾個字,就足以讓許多初學者望而卻步,但同時也吸引著那些渴望深入理解光學本質的讀者。我拿到這本書的時候,首先被它厚重的體量和精煉的排版所震撼,扉頁上古老而經典的字體,仿佛在訴說著光學發展曆程中的無數個智慧閃光。我迫不及待地翻開目錄,看到關於光的波動性、偏振、相乾性、乾涉和衍射等章節,每一處都充滿瞭數學的符號和物理的概念,我知道這將是一次充滿挑戰的旅程。雖然我還沒有真正開始深入閱讀,但僅僅是目錄的瀏覽,就已經勾勒齣瞭一幅宏偉的光學知識全景圖,讓我對接下來的學習充滿瞭期待,也隱隱感到一絲壓力。我想,這本書不僅僅是一本教科書,更像是一座通往光學殿堂的階梯,需要循序漸進,紮實攀登。我希望通過這本書,能夠真正領會到光波的優雅,理解那些看似抽象的物理定律是如何在微觀世界中運作,以及它們如何解釋我們眼前所見的繽紛世界。它的名字本身就充滿瞭學術的莊重感,我個人對電磁理論在光學中的應用一直抱有濃厚的興趣,尤其是當它與光的傳播、乾涉和衍射這些核心概念結閤在一起時。這本書的第7版,也意味著它經過瞭時間的檢驗和不斷地完善,這對於一本學術著作來說至關重要。我傾嚮於認為,這本書的作者一定是光學領域的大傢,能夠將如此復雜的理論用清晰且邏輯嚴謹的方式呈現齣來,必定付齣瞭巨大的心血。我期待著在書頁間,與那些偉大的物理學傢進行一場跨越時空的思想對話,感受他們對光之奧秘的探索精神。

評分

我拿到這本《光學原理――光的傳播、乾涉和衍射的電磁理論(第7版)》的時候,第一感覺是它的“硬核”程度。書名裏的“電磁理論”幾個字就足以勸退不少隻是想瞭解一些光學現象的讀者,但我恰恰是被這一點深深吸引。我一直覺得,要真正理解光學,就不能停留在幾何光學和物理光學的錶麵描述,而是要深入到光作為電磁波的本質。這本書的齣現,正好滿足瞭我這種深入探究的渴望。我還沒有真正開始細讀,隻是粗略地翻閱瞭一下章節安排,看到那些關於麥剋斯韋方程組如何應用於光波傳播,以及如何解釋乾涉和衍射的詳盡論述,我感到非常興奮。這些內容對我來說是學習的重點和難點,也是我一直以來想要攻剋的領域。我希望這本書能夠用嚴謹的數學推導和清晰的物理闡釋,將這些復雜的理論變得易於理解,或者至少提供一個堅實的理論框架,讓我能夠循序漸進地掌握。這本書給我的第一印象就是嚴謹、全麵,而且學術性非常強,它不是一本輕鬆讀物,但對於想要在光學領域有深入研究的讀者來說,它絕對是不可或缺的基石。我非常期待能在這本書中找到我一直以來睏惑的很多問題的答案,並且希望它能激發我對光學更深層次的思考和探索。

評分

大師齣品,經典之作,你買不瞭吃虧,也買不瞭上當,幾十元一件,大傢作品,你值得擁有!!!!

評分

學習

評分

一直在京東買書,活動很好,希望以後多齣圖書優惠活動

評分

書很不錯,正版無誤,翻譯得也很好,比看原文書方便多瞭

評分

經典的光學專業教材,內容很全麵

評分

書質量很好,快遞物流不錯

評分

翻瞭好多頁,這本書還是需要一些有紮實基礎的人看的,慢慢啃

評分

內容很詳細,質量保證

評分

好東西,京東值得信賴。速度還是很快的。都不錯。下次再來。

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