光學（第3版）/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭永康，硃建華 編

圖書標籤:

• 光學
• 物理學
• 光學工程
• 大學教材
• 本科教材
• 理學
• 自然科學
• 光
• 電磁學
• 規劃教材

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040483666

版次：3

商品編碼：12181733

包裝：平裝

叢書名： “十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材 ，

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：345

字數：540000

正文語種：中文

內容簡介

　　《光學（第3版）/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》是在“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材《光學》（第二版）的基礎上修訂而成的，主要包括幾何光學和波動光學的內容。
　　《光學（第3版）/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》係統透徹地介紹瞭光學的基本概念、規律、原理、分析方法及重要應用。全書在精選傳統內容的基礎上，適度引入瞭一些與傳統內容密切結閤的反映現代光學新成就的內容。每章末編有精選的思考題、習題和模擬計算題。
　　《光學（第3版）/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》按照新形態教材的要求，將紙質版和網絡新媒體教學資源有機結閤，在紙質版教材中新增瞭46個視頻動畫資源的二維碼，在課程網站中新增加瞭一些視頻動畫和新的拓展閱讀資料。
　　《光學（第3版）/“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材》概念準確，物理圖像清晰，取材新穎，邏輯體係嚴謹，數學運算簡潔，適用性強，既可作為高等學校物理類專業的教材，也可作為理工科相關專業的參考書。

內頁插圖

目錄

緒論

第一章 幾何光學的基本原理
1．1 幾何光學的基本定律
1．2 費馬原理
1．3 成像的基本概念
1．4 光在平麵上的反射和摺射
1．5 光導縴維
1．6 棱鏡
1．7 光在單球麵上的摺射和反射
1．8 薄透鏡
1．9 共軸球麵係統的逐次成像法
1．10 共軸球麵係統傍軸成像的矩陣方法
思考題
習題
模擬計算習題

第二章 光闌、像差和成像光學儀器
2．1 光闌
2．2 像差
2．3 人眼的光學係統
2．4 放大鏡和目鏡
2．5 顯微鏡
2．6 望遠鏡
思考題
習題

第三章 光波及其在各嚮同性介質界麵的反射和摺射
3．1 光波
3．2 光波場的數學描述
3．3 波函數的復數錶示 復振幅
3．4 光波的偏振態
3．5 光在各嚮同性介質界麵的反射和摺射
3．6 負摺射率介質
思考題
習題

第四章 光的乾涉
4．1 波的疊加和乾涉
4．2 光波相乾的條件和産生方法
4．3 楊氏實驗
4．4 其他幾種兩光束分波前乾涉裝置
4．5 兩束平行光的乾涉
4．6 光源的光譜展寬對乾涉條紋可見度的影響 光場的時間相乾性
4．7 光源的空間展寬對乾涉條紋可見度的影響 光場的空間相乾性 部分相乾性
4．8 薄膜乾涉（一）：等傾乾涉
4．9 薄膜乾涉（二）：等厚乾涉
4．10 薄膜乾涉（三）：應用舉例
4．11 邁剋耳孫乾涉儀
4．12 傅裏葉變換光譜儀 光學相乾層析術
4．13 多光束乾涉
4．14 法布裏-珀羅乾涉儀
思考題
習題
模擬計算習題

第五章 光的衍射
5．1 光的衍射現象
5．2 惠更斯-菲涅耳原理
5．3 狹縫和矩孔的夫琅禾費衍射
5．4 圓孔、圓環和多邊形孔的夫琅禾費衍射
5．5 互補屏 巴比涅原理
5．6 成像儀器的像分辨率
5．7 振幅型平麵透射光柵
5．8 光柵光譜儀的特性
5．9 正弦型振幅光柵
5．10 閃耀光柵
5．11 菲涅耳衍射
5．12 波帶片
5．13 近場光學簡介
思考題
習題
模擬計算習題

第六章 光信息處理及全息術
6．1 傅裏葉變換
6．2 衍射理論中的傅裏葉方法
6．3 理想薄透鏡的傅裏葉變換作用
6．4 阿貝成像原理
6．5 空間頻率濾波
6．6 光全息術
思考題
習題
模擬計算習題

第七章 光在晶體中的傳播
7．1 晶體的雙摺射和雙反射
7．2 産生綫偏振光的元件
7．3 相位延遲器
7．4 偏振光通過波晶片後偏振態的變化
7．5 偏振光的乾涉
7．6 鏇光及圓二色性
7．7 光調製器
7．8 偏振態及其變換的矩陣描述
思考題
習題

第八章 光的吸收、色散和散射
8．1 光的吸收
8．2 光的色散
8．3 光的相速和群速
8．4 光的散射
8．5光的吸收及散射在環境監測中的應用
思考題
習題
模擬計算習題

第九章 激光與非綫性光學
9．1 光與原子係統的相互作用
9．2 激光的原理
9．3 激光器
9．4 激光的應用
9．5 光學倍頻和混頻效應
9．6 光學相位共軛
思考題
習題
習題參考答案
拓展閱讀資料
視頻二維碼

前言/序言

　　本書作者多年以來主講四川大學物理科學與技術學院本科生的光學課程，該課程於1989年獲首屆國傢級優秀教學成果奬，2009年入選國傢級精品課程，2013年又獲得國傢級精品資源共享課程立項。本書第一版、第二版分彆於2005年和2014年入選普通高等教育“十五”國傢級規劃教材和“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材，齣版以來被多所高校和研究所選作教材或研究生入學考試指定參考書，
　　為瞭適應新形勢下教學改革的要求，根據《高等學校物理學本科指導性專業規範》以及《高等學校物理學類專業本科生教學質量國傢標準》的要求，參閱瞭國內外的多部同類的優秀教材，充分考慮瞭使用過本教材的師生們的寶貴意見，在保留第二版的基本結構和特點的情況下作瞭如下修訂：
　　1.對原書各章節作瞭全麵校訂.為瞭使教材內容更加新穎和充實、物理概念更加準確、文字錶述更加流暢和簡潔，改編瞭原書的§1.5、§3.4、§5.6及第8章，修訂和新增加瞭23幅插圖，鑒於現代光學發展中涉及更多的光與物質相互作用的問題，通過改編第8章及新增“§5.13近場光學簡介”強化瞭相關的光學基礎.
　　2.本書改版後按照新形態教材的要求實現瞭紙質版和網絡新媒體教學資源的有機結閤，紙質版中包含瞭課程內容、思考題、習題、模擬計算題、習題參考答案等部分，網絡資源中包含瞭課程的教學大綱、教學計劃、授課教案、授課錄像、演示文稿、拓展資料等內容。
　　為瞭滿足物理學實驗班及其他學有餘力的同學深入學習和進一步探討課程內容的要求，本次修訂在紙質版教材中新增瞭46個視頻動畫資源的二維碼，讀者可通過掃描二維碼或通過封底的密碼登錄http：//abook.hep.com.cn/觀看相關的視頻動畫，在愛課程網站（http：//www.icourses.cn/coursestatic/course_6043.html）及四川大學課程中心網站（http：//cc.scu.edu.cn/G2S/Template/View.aspx？action=view&courseType;=O&courseld;=19）增加瞭與深入研討教學內容相關的反映現代光學新成就的拓展閱讀材料。
　　在本書修訂過程中，杜驚雷、高福華教授，粟敬欽研究員，姚欣博士提齣瞭寶貴意見，彭傑、郭建、張誠等研究生做瞭大量技術性的工作，高等教育齣版社高聚平編輯為本書的齣版付齣瞭大量心血.編者謹對他們深錶謝意。

現代光學前沿探索與應用 本書聚焦於當代光學領域最激動人心和最具變革性的發展方嚮，深入剖析瞭從基礎理論到尖端技術的全景圖譜。它並非對傳統光學教材的簡單復述，而是旨在引導讀者跨越經典物理學的邊界，進入量子、信息與工程交叉的前沿地帶。全書結構嚴謹，內容深度與廣度兼備，適閤具有一定光學基礎的研究人員、高年級本科生和研究生閱讀。 --- 第一部分：量子光學基礎與光物質相互作用的深化 本部分從更精微的尺度審視光的本質及其與物質的相互作用，為理解超快、非綫性現象奠定堅實的理論基石。 第一章：光子的統計特性與相乾性 本章超越瞭早期關於光的波動性和粒子性的二元對立，轉而深入探討光場的量子噪聲特性和高階關聯函數。詳細闡述瞭不同類型的光場（如相乾態、壓縮態、熱光場）的玻色-愛因斯坦分布和負二階關聯函數（$g^{(2)}(0) < 1$）的物理意義，並介紹瞭光子統計測量的實驗技術，包括單光子探測器的性能評估與校準。本章強調瞭相乾性在全息術、激光雷達（LiDAR）等精密測量中的決定性作用，並引入瞭隨機光學成像的概念，展示瞭如何利用噪聲來重建圖像。 第二章：半導體材料中的光物理過程 本章著重於半導體能帶結構如何決定其光學響應。重點分析瞭吸收、輻射復閤（特彆是間接躍遷與直接躍遷的速率方程），並引入瞭先進的半導體材料，如量子點（Quantum Dots, QDs）和二維材料（如石墨烯、過渡金屬硫化物）的光學特性。深入探討瞭俄歇復閤（Auger Recombination）在光電器件效率瓶頸中的作用，以及如何通過量子限製效應來調控發射光譜。此外，本章詳細介紹瞭介電函數在描述復雜材料中光場傳播的微觀模型，包括Drude模型和Lorentz振子模型的適用範圍。 第三章：非綫性光學效應的進階理論 本章對經典非綫性光學進行瞭擴展，聚焦於高階非綫性過程和超快動力學。詳細推導瞭非綫性薛定諤方程（NLSE），並應用於描述自聚焦、自相位調製（SPM）和交叉相位調製（XPM）。特彆關注瞭參量放大（OPA）的理論極限和實際應用，包括如何通過周期性極化晶體實現參量下轉換以産生特定波長的光子對。此外，本章還探討瞭拉曼散射在光縴通信中的非綫性效應抑製與利用，以及四波混頻（FWM）在光縴怪斑（Soliton）産生中的機製。 --- 第二部分：光信息處理與超分辨率成像技術 本部分關注如何利用光的波動性和量子特性來突破傳統衍射極限，實現信息的快速、高效傳輸與高精度測量。 第四章：拓撲光子學與光場束縛態 本章介紹瞭新興的拓撲物理學在光學中的應用。闡述瞭拓撲不變量如何描述光波在周期性結構中的傳播特性，並詳細分析瞭拓撲絕緣體、拓撲晶體和拓撲非平庸邊界態的光學響應。重點探討瞭拓撲保護的單嚮光傳輸，這是抵抗缺陷和散射的理想機製，對集成光路中的信號完整性具有革命性意義。引入瞭非厄米（Non-Hermitian）光子係統，例如在增益和損耗之間實現的奇異點（Exceptional Points, EPs），以及EPs在超靈敏傳感中的應用潛力。 第五章：超分辨率與計算成像 本章係統地梳理瞭打破阿貝衍射極限的多種技術。首先深入解析瞭STED（受激發射損耗）顯微鏡的飽和機製和點擴散函數（PSF）的有效壓縮原理。接著詳細介紹瞭結構光照明顯微鏡（SIM）的傅裏葉空間重建算法，以及隨機光學重建顯微鏡（STORM/PALM）中的單分子定位精度分析。更進一步，本章引入瞭深度學習在計算成像中的應用，例如如何利用捲積神經網絡（CNN）進行快速的去捲積和超分辨率重建，實現實時活細胞成像。 第六章：光子集成與片上光學 本部分著眼於將復雜光學係統小型化和集成化。重點討論瞭矽光子學（Silicon Photonics）平颱的技術瓶頸與突破，包括高效的片上光耦閤器（如柵格耦閤器）的設計。詳細分析瞭環形諧振腔（Ring Resonators）作為濾波器和調製器的性能優化，以及微環陣列在波分復用（WDM）係統中的應用。此外，本章還涵蓋瞭鈮酸鋰（LNOI）平颱在高速調製器和非綫性集成器件中的優勢，並探討瞭光子晶體波導在光傳輸損耗控製方麵的最新進展。 --- 第三部分：光場調控與前沿應用 本部分探索瞭光場調控在精密測量、能源捕獲和先進製造中的實際應用。 第七章：光鑷技術與軟物質操控 本章側重於利用梯度力與散射力實現對微觀粒子的非接觸操縱。詳細講解瞭高數值孔徑物鏡在産生陡峭光場梯度中的關鍵作用，並介紹瞭多焦點光鑷係統（如Lattice Light Sheet Microscopy所使用的技術）如何實現對復雜三維結構的實時捕獲和扭麯。深入分析瞭光流變學，即如何利用光場形變來研究聚閤物溶液和生物凝膠的粘彈性響應。本章還包括對負嚮散射截麵的研究，為實現對某些特殊材料的“推拉”控製提供瞭新的視角。 第八章：太赫茲波光學與時域光譜學 太赫茲（THz）波段位於微波與紅外之間，是電磁譜中極具潛力的窗口。本章闡述瞭飛秒激光激發下半導體或鐵電材料産生太赫茲脈衝的機製。重點介紹瞭時域太赫茲（TDS）光譜技術，該技術能夠同時測量物質對THz波的吸收光譜和相位延遲，從而精確反演材料的介電常數和導電率。討論瞭THz波在無損檢測、爆炸物識彆和快速水分含量測量中的獨特優勢，因為它對大多數非極性材料具有良好的穿透性。 第九章：定嚮能傳輸與能量收集 本章關注如何將光能高效地轉化為其他形式的能量，或以高度聚焦的方式傳輸能量。詳細分析瞭等離激元（Plasmonics）在增強光吸收和能量熱化的過程，特彆是錶麵等離激元極化激元（SPP）在光捕獲中的作用。在能源領域，本章探討瞭熱光伏（TPV）電池的工作原理，以及如何通過設計選擇性吸收器和發射體來優化其光譜匹配，提高能量轉換效率。此外，還討論瞭光聲效應在深層組織成像和無損檢測中的應用，即激光脈衝在材料中産生的超聲波的産生和探測機製。 --- 總結： 本書力求構建一個從微觀量子行為到宏觀工程應用的知識體係。它強調理論與實驗的緊密結閤，尤其關注那些需要跨學科知識纔能解決的前沿問題。讀者在閱讀過程中，將不斷接觸到新的數學工具和計算方法，為未來在光學相關領域的研究與創新做好準備。

評分☆☆☆☆☆

這本書最令人稱道的一點，是其理論與實踐的深度融閤。它並非枯燥的理論堆砌，而是緊密結閤瞭大量的典型例題和課後習題。這些例題的選取非常具有代錶性，涵蓋瞭各個知識點的核心難點，並且解題思路清晰，步驟詳盡，為我們提供瞭寶貴的解題範式。而課後習題的難度梯度也設計得相當閤理，從基礎的鞏固練習到綜閤性的應用拓展，能夠有效地檢驗和提升我們對知識的掌握程度。更難得的是，書中還穿插瞭一些光學實驗的介紹，雖然不是詳細的操作指南，但對實驗的原理和結果的闡釋，足以讓我們對理論知識在實際中的應用有一個更直觀的認識，這對於培養我們的科學探究能力非常有益。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常樸實，封麵以柔和的藍色為主調，搭配簡潔的白色字體，給人一種沉靜而專業的學習氛圍。書的紙張質量上乘，厚實而富有質感，印刷清晰，文字排版疏朗有度，即使長時間閱讀也不會感到疲勞。封底還印有教材的定位和適用範圍，這對於剛接觸光學這門學科的本科生來說，無疑是重要的參考信息。它傳遞齣一種嚴謹而認真的治學態度，讓人在翻開第一頁之前就已經對這本書的內容充滿期待。整個外觀給人的感覺，就像一位經驗豐富的老師，溫和而堅定地引導你探索光明的奧秘，讓你覺得手中的這本書，是值得信賴的知識夥伴。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀過程中，我特彆欣賞作者在解釋一些核心概念時所展現齣的深度和廣度。例如，在講解光的乾涉和衍射時，書中不僅詳細闡述瞭惠更斯原理等基礎理論，還引入瞭傅裏葉光學等更高級的分析方法，並且探討瞭這些現象在現代光學技術中的應用，如全息術、光柵等。這種將基礎知識與前沿技術相結閤的編排方式，極大地拓寬瞭我的視野，讓我意識到光學這門學科並非隻停留在課本的範疇，而是在我們身邊無處不在，並且不斷發展創新。書中還引用瞭一些曆史上的經典實驗，如楊氏雙縫乾涉實驗，並對其進行深入剖析，讓我們能夠理解科學發現是如何一步步實現的，這對於培養批判性思維和科學精神非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

從學習效果上看，這本書無疑為我打下瞭堅實的光學基礎。它不僅教會瞭我理解光學現象背後的原理，更重要的是，它培養瞭我分析和解決光學問題的能力。書中嚴謹的數學推導和清晰的邏輯結構，使得我對復雜的公式和概念能夠遊刃有餘地掌握。當我遇到疑難點時，往往能在書中找到詳盡的解釋和相關的補充說明，或者通過例題和習題的練習來加深理解。這本書就像一位經驗豐富、循循善誘的良師，它沒有將知識簡單地灌輸給我，而是引導我主動思考，積極探索，最終將知識內化為自己的能力。畢業多年後，當我迴想起大學時光，這本書絕對是我學習生涯中不可或缺的重要財富。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱這本書，最直觀的感受是其內容的條理性和邏輯性。緒論部分開篇點題，迅速將讀者引入光學的宏大世界，從曆史發展到現代應用，勾勒齣這門學科的輪廓。隨後的章節，如幾何光學、波動光學、量子光學等，都以一種層層遞進的方式展開，概念的引入、原理的闡述、公式的推導，都循序漸進，非常符閤初學者的認知規律。即便是那些看起來有些抽象的概念，作者也盡量用生動形象的比喻和圖示來輔助理解，這對於我這樣非物理專業背景的學生來說，無疑是極大的幫助。書中的插圖和圖錶繪製得非常精細，對於理解復雜的光學現象和實驗裝置起到瞭至關重要的作用，讓我感覺像是在一位耐心細緻的導師的指導下進行學習。