光的经典二阶相干性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴健 著

图书标签:

• 光学
• 相干性
• 二阶相干性
• 经典光学
• 量子光学
• 非线性光学
• 光物理
• 电磁理论
• 光学测量
• 光子统计

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030530820

版次：01

商品编码：12128575

包装：平装

开本：32开

出版时间：2017-07-01

页数：256

正文语种：中文

内容简介

本书以在激光器发明以后又蓬勃发展的光学相干性理论作为切入点，讨论了激光束的部分相干特征及其描述方法，偏振的性质及其描述方法以及激光束通过大气湍流传播所出现的现象及其描述方法。作者着重物理概念的叙述，并介绍了这些概念形成的历史过程。对出现的数学过程也作了简化，并使用尽可能通俗的语言，以期能为更多读者所理解和接受。

目录

前言

第1章 随机过程和随机场概述
1.1 关于概率
1.2 上帝掷骰子吗
1.3 随机变量及其描述方式
1.3.1 随机变量
1.3.2 分立随机变量（δ-函数）
1.3.3 随机变量的各阶矩（平均）
1.3.4 两个或更多随机变量之间的关系
1.3.5 最常用的概率密度函数的形式：正态分布
1.4 随机过程
1.4.1 随机过程、平稳随机过程
1.4.2 自相关函数的性质
1.4.3 平稳随机过程的谱展开
1.4.4 两个平稳随机过程之间的关系
1.4.5 增量平稳过程
1.5 复解析信号与随机性
1.5.1 复解析信号
1.5.2 随机准单色信号
1.6 随机场
1.6.1 标量场和矢量场
1.6.2 均匀各向同性随机场
1.6.3 均匀随机场的谱展开
1.6.4 局部均匀各向同性随机场
1.6.5 空-时相关

第2章 标量场的二阶相干性
2.1 时域相干性和相干时间
2.1.1 时域相干性的实验观察
2.1.2 实验现象的数学描述
2.2 空间相干性
2.2.1 空间相干性的实验观察
2.2.2 条纹形态的数学分析
2.2.3 准单色条件和互谱纯条件
2.3 相干性的传播
2.4 互相干函数的极限形式
2.4.1 相干场
2.4.2 非相干场
2.5 Van Cittert-Zernike定理
2.5.1 Van Cittert-Zernike定理的基本表述
2.5.2 圆形平面非相干光源的辐射
2.5.3 应用实例-Michelson星体干涉仪
2.6 部分相干光源的辐射
2.7 谢尔模型光源、准均匀光源
2.7.1 谢尔模型光源和准均匀光源的数学表述
2.7.2 圆球形发光体的空间辐射
2.8 二次平面光源的辐射
2.8.1 一般讨论
2.8.2 准均匀平面光源
2.8.3 准均匀平面光源的辐射
2.8.4 逆向问题

第3章 光束
3.1 光场的二维傅里叶变换
3.1.1 光场二维傅里叶变换的“角谱”特征
3.1.2 光波在z≥0的区域的传播特征
3.1.3 角谱表述的另一种形式
3.1.4 远距离时的近似表述
3.1.5 在角谱表述下的光场相干性
3.2 高斯光束
3.2.1 为什么是“高斯”
3.2.2 高斯光束的数学表述
3.2.3 高斯光束的解读
3.3 高斯-谢尔模型光束
3.3.1 光束的等效原理
3.3.2 高斯-谢尔模型
3.3.3 GSM光源的极限状况
3.3.4 参数σs和σg的物理意义
3.3.5 高斯-谢尔模型光束原理
3.4 光束品质或光束“质量”
3.4.1 M2因子
3.4.2 斯特列尔比
3.4.3 桶中功率
3.5 题外话：关于“无衍射光束”

第4章 矢量场相干性的应用-偏振的描述
4.1 琼斯矢量和相干矩阵
4.2 理想偏振实验的描述
4.2.1 相干矩阵的测量
4.2.2 I′（δ，θ）的变化规律
4.3 偏振的相干矩阵表述
4.3.1 完全的非偏振光、自然光
4.3.2 完全的偏振光
4.3.3 偏振度
4.4 准单色光束经过偏振器件
4.4.1 传输矩阵或琼斯矩阵
4.4.2 完全的偏振光通过偏振器件
4.4.3 典型偏振器件的传输矩阵
4.4.4 偏振器件的级联
4.5 斯托克斯参数
4.5.1 斯托克斯参数的基本概念
4.5.2 斯托克斯参数和相干矩阵
4.5.3 用斯托克斯参数表达偏振度
4.5.4 偏振器件及其级联

第5章 矢量随机场的应用-光学湍流
5.1 关于“湍流”
5.1.1 湍流的发生
5.1.2 柯尔莫哥洛夫湍流模型
5.1.3 湍流中的温度场和折射率场
5.1.4 被动保守标量-位温
5.1.5 温度场的随机特征
5.1.6 折射率场
5.1.7 折射率结构常数的测量
5.1.8 大气中Cn的概况
5.2 湍流中光束传播的实验现象
5.2.1 图像模糊
5.2.2 光强起伏
5.2.3 光束漂移和光束扩展
5.3 理论处理之一-经典处理的微扰解法
5.3.1 基本方程
5.3.2 经典处理的一些主要结果
5.3.3 光强的概率密度分布
5.3.4 笔者的评述
5.4 湍流效应的时间特性
5.5 理论处理之二-光线传播解法
5.5.1 对相位起伏的解释
5.5.2 对幅度起伏的解释
5.5.3 对起伏饱和现象的解释
5.6 其余的话
5.6.1 光束的传播
5.6.2 “矩”方程
5.6.3 相干性的影响
5.6.4 关于自适应光学
5.7 关于“附录中的学者”
参考文献
附录 所涉及的学者简介

好的，这是一本关于经典光学理论与实验的综合性专著的简介，内容涵盖了波动光学、几何光学、傅里叶光学、偏振光学以及光与物质的相互作用等核心领域，旨在为物理学、光学工程及相关专业的学生和研究人员提供深入且系统的参考。 --- 图书名称：光：从波动到应用——经典光学原理与实验技术 图书简介 《光：从波动到应用——经典光学原理与实验技术》是一部全面深入探讨经典光学核心概念与前沿应用领域的权威著作。本书旨在构建一个坚实的理论框架，涵盖光的基本性质、传播规律、与物质的相互作用，并系统介绍现代光学实验中不可或缺的关键技术。全书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，并辅以丰富的实例与插图，力求使读者能够从基础原理出发，逐步理解复杂的光学现象及其工程应用。 第一部分：几何光学与射线理论的基石 本部分首先从宏观和低频近似的角度，系统阐述了几何光学的基础。重点在于费马原理——光程的极值原理，作为整个几何光学的逻辑起点。随后，详细讨论了光的反射与折射定律，并深入分析了界面上的能量分布，包括斯涅尔定律在不同介质界面上的应用。 几何光学部分对成像原理进行了详尽的剖析。从简单的平面镜、球面镜到复杂的光学系统（如透镜组），本书不仅推导了高斯成像公式，还引入了像差理论，特别是球差、像散、彗差、场曲和色差等五种主要的宋氏像差，并探讨了校正像差的常用方法，如利用非球面透镜或复合成镜组。此外，对光瞳和视场的概念进行了清晰界定，这对于理解光学仪器的性能至关重要。 本部分还专门设立章节讨论了光的传播与衍射极限。虽然属于波动光学范畴，但早期对孔径效应的理解常与几何光线的汇聚能力联系起来。本书在引入衍射概念之前，先从几何光学角度分析了有限孔径对成像质量的影响，为后续引入夫琅禾费衍射奠定了基础。 第二部分：波动光学与电磁理论的统一 本书的核心深度体现在对光本质的波动性描述上。在深入到波动光学之前，本书首先回顾了麦克斯韦方程组在真空和各向同性介质中的形式，并基于麦克斯韦方程组，严格推导了光波的电磁性质。 波动光学部分着重探讨了光的干涉现象。从最基础的杨氏双缝干涉实验出发，详细阐述了相干性的概念，包括时间相干性和空间相干性。本书对薄膜干涉的分析尤为深入，不仅解释了肥皂泡的色彩成因，还详细推导了增透膜和高反射膜的设计原理及其光学厚度要求。 衍射理论是本部分的关键内容。本书从惠更斯-菲涅耳原理出发，系统地推导了单缝衍射、圆孔衍射（对应艾里斑）和多缝衍射（光栅方程）。特别地，对于夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射的数学处理进行了详尽的步骤演示，清晰区分了两种近场和远场条件的物理意义。对衍射光栅的分光原理及其分辨率的分析，是理解光谱学仪器的基础。 第三部分：傅里叶光学与信息处理 本书将傅里叶光学视为连接波动光学与信息科学的桥梁。通过将衍射过程解释为空间信息在傅里叶域（频率域）的传播，读者可以更直观地理解光学系统的成像过程。 本章详细介绍了傅里叶变换在光学中的应用，特别是透镜的傅里叶变换性质。通过对输入物（如一个空间光场）进行分析，展示了如何利用透镜将物体的空间频率信息聚焦到其后焦面上。讨论了空间滤波技术，包括如何利用傅里叶平面上的光阑或相位板来消除特定频率成分（如去除周期性噪声或增强特定特征）。 此外，还探讨了全息术的原理。从记录和再现物体的振幅和相位信息的角度，详细介绍了全息图的形成机制、记录介质的要求以及全息重建图像的性质。 第四部分：光的偏振与各向异性光学 偏振光是理解光与物质相互作用的重要方面。本部分从电磁波的横波特性入手，定义了线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。本书利用斯托克斯矢量和琼斯矩阵两种数学工具，对偏振态的描述和变换进行了系统化的介绍和对比，并提供了大量实际应用的计算示例。 重点分析了双折射现象，如在方解石晶体中的应用，并深入解释了波片（四分之一波片和半波片）的工作原理，以及如何利用它们来精确控制光的偏振态。对布儒斯特角和菲涅尔定律在描述界面反射偏振时的应用进行了详细论述。 第五部分：光与物质的相互作用及实验技术 最后一部分将理论应用于实际，探讨了光与物质相互作用的宏观效应，以及现代光学实验中常用的测量技术。 内容包括：光的吸收、散射与荧光的微观机制。对瑞利散射（天空呈蓝色）和米氏散射进行了区分和分析。 在实验技术方面，本书详细介绍了激光器的基本原理，包括受激辐射、粒子数反转和谐振腔的模式选择。此外，还专门讨论了光强测量、波前测量和干涉仪的设计与应用，例如迈克尔逊干涉仪和马赫-曾德尔干涉仪，并探讨了如何利用这些仪器进行精密测量，例如折射率的测定或位移的监测。 全书的最终目标是提供一套连贯、深入且实用的经典光学知识体系，帮助读者掌握光学设计的思维方式，并为向量子光学等前沿领域过渡打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店看到《光的经典二阶相干性》这个书名时，我的直觉告诉我，这是一本不容错过的关于光学的深度读物。它不同于市面上那些讲解基础光学原理的科普书籍，而是指向了更具挑战性的研究领域。“二阶相干性”这个术语，立刻让我联想到对光场统计性质的深入探究，这不仅仅是理解光波的振幅和相位，更是要理解光在时间或空间上的关联。这就像是在研究一幅画，我们不仅要看画面的色彩和构图，更要去分析画家是如何用笔触来连接不同的区域，如何通过笔触的变化来传递情感。这本书或许会深入讲解二阶关联函数的数学形式，以及它如何揭示光源的特性，比如其相干长度和相干时间。我期待它能详细介绍不同类型光源的二阶相干特性，比如单色光源、非单色光源、相干光源等，并用严谨的推导和清晰的图示来阐述这些概念。它可能会探讨，二阶相干性在光通信、光学测量、甚至量子光学等领域中的应用，为我打开一扇理解现代光学技术背后的科学原理的窗口。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让我一下子就联想到了那些在光学领域中如璀璨星辰般闪耀的概念。光，这个我们习以为常却又深不可测的现象，其“相干性”本身就充满了迷人的物理内涵。而“二阶相干性”更是将这份探索推向了更深邃的层次。我想象着，这本书应该不会止步于对干涉、衍射等经典光学现象的简单罗列，而是会深入到光场的统计性质，尤其是二阶关联函数的概念。这就像是在研究一个庞大而复杂的交响乐团，而不仅仅是欣赏个别乐器的演奏。我们会看到，不仅仅是光的强度，甚至连强度之间的关联性，都蕴含着关于光源性质、传播介质甚至量子特性的重要信息。这本书或许会带领我们领略光波的集体行为，理解为什么激光会拥有如此“整齐划一”的相干性，而普通光源则显得“杂乱无章”。我期待着书中能够深入剖析各种光源的二阶相干函数，例如高斯光束、拉盖尔-高斯光束，甚至可能涉及到更前沿的量子纠缠光场。通过对这些数学描述的理解，我希望能真正把握住“光”这个概念的精髓，从宏观的可见现象深入到微观的统计规律。它不仅仅是一本关于光学理论的书，更可能是一次关于理解光本质的深度哲学思考的启蒙。

评分☆☆☆☆☆

《光的经典二阶相干性》这个书名，立刻在我脑海中勾勒出一幅关于光波细腻而复杂行为的图景。我不是专业的物理学家，但我对科学充满热情，尤其喜欢那种能够揭示事物背后运行规律的书籍。我想象着，这本书会像一位耐心细致的老师，带领读者一步步走进光的“微观世界”。“二阶相干性”这个词，听起来就比“光干涉”更加深入和专业，它暗示着本书将探讨光在时间和空间上的统计学关联，而不仅仅是光强的简单叠加。我猜想，书中会详细阐述光场如何被描述，以及如何通过二阶关联函数来量化光的相干程度。这就像是在研究一群人的行为，不仅仅看他们各自在做什么，更要看他们之间是如何互动的，是协同一致还是各自为政。我期待这本书能够解释，为什么激光的光能够传播很远而不弥散，为什么有的光源的光会出现“闪烁”现象，以及这些现象背后所蕴含的深刻物理意义。它或许还会涉及到一些经典的光学实验，但会从一个全新的、更具统计学视角的角度去解读，让我们更深刻地理解光的本质。

评分☆☆☆☆☆

我最近在书架上淘到一本名为《光的经典二阶相干性》的书，虽然我还不曾翻开，但光是书名就激起了我浓厚的兴趣。它听起来就像是一本关于光学领域中那些“高级玩法”的教程，远非我中学时接触过的“光是直线传播，会反射会折射”那般浅显。我想象中，这本书会像一位经验丰富的导游，带领我深入探索“相干性”这一概念的复杂世界。特别是“二阶”这个定语，预示着它将超越对光波振幅直接叠加的理解，而是要去探究光场在时间或空间上的统计关联。这就像是在研究一群人的谈话，不仅仅听他们说了什么，更要去分析他们之间说话的节奏、语气的配合，甚至是什么时候会同时沉默，什么时候又会异口同声。这本书大概会涉及诸如光强涨落、光强关联函数等概念，解释为什么某些光源的光非常“稳定”，而另一些则波动得厉害，以及这种波动之间又有什么样的联系。我期待它能用清晰的语言和严谨的数学工具，揭示出光的本质——一种波动的统计学特性，以及这种特性如何影响我们观察到的各种光学现象，甚至为我们理解更深层次的物理世界打下基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对物理世界充满好奇的普通读者，我经常被那些听起来就充满科学魅力的书籍所吸引，《光的经典二阶相干性》便是其中之一。单凭这个名字，我就能感受到一股深厚的学术底蕴和对物理现象刨根问底的精神。它不像是一本教你如何用光来做个小实验的书，而更像是一次关于“光究竟是什么”的深度对话。我猜测，这本书会从最基础的光学概念出发，逐步深入到对光波统计特性的探讨。特别是“二阶相干性”这个词，让我联想到光不再是单一的、孤立的粒子或波，而是可能具有复杂的时间和空间关联性。这就像是在研究一整片森林，而不仅仅是观察一棵树。这本书或许会解释，为什么有些光源产生的光具有高度的“秩序”，能够形成稳定的干涉条纹，而另一些光源的光则显得“杂乱”，无法产生清晰的干涉。它可能会深入到对光强关联函数的数学描述，以及这些函数如何反映光源的性质，比如相干长度、相干时间等等。我期待它能用一种既严谨又易懂的方式，带领我领略光的更深层次的奥秘，理解那些支撑起现代光学技术的基石。