光的經典二階相乾性 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳健 著

圖書標籤:

• 光學
• 相乾性
• 二階相乾性
• 經典光學
• 量子光學
• 非綫性光學
• 光物理
• 電磁理論
• 光學測量
• 光子統計

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030530820

版次：01

商品編碼：12128575

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2017-07-01

頁數：256

正文語種：中文

內容簡介

本書以在激光器發明以後又蓬勃發展的光學相乾性理論作為切入點，討論瞭激光束的部分相乾特徵及其描述方法，偏振的性質及其描述方法以及激光束通過大氣湍流傳播所齣現的現象及其描述方法。作者著重物理概念的敘述，並介紹瞭這些概念形成的曆史過程。對齣現的數學過程也作瞭簡化，並使用盡可能通俗的語言，以期能為更多讀者所理解和接受。

目錄

前言

第1章 隨機過程和隨機場概述
1.1 關於概率
1.2 上帝擲骰子嗎
1.3 隨機變量及其描述方式
1.3.1 隨機變量
1.3.2 分立隨機變量（δ-函數）
1.3.3 隨機變量的各階矩（平均）
1.3.4 兩個或更多隨機變量之間的關係
1.3.5 最常用的概率密度函數的形式：正態分布
1.4 隨機過程
1.4.1 隨機過程、平穩隨機過程
1.4.2 自相關函數的性質
1.4.3 平穩隨機過程的譜展開
1.4.4 兩個平穩隨機過程之間的關係
1.4.5 增量平穩過程
1.5 復解析信號與隨機性
1.5.1 復解析信號
1.5.2 隨機準單色信號
1.6 隨機場
1.6.1 標量場和矢量場
1.6.2 均勻各嚮同性隨機場
1.6.3 均勻隨機場的譜展開
1.6.4 局部均勻各嚮同性隨機場
1.6.5 空-時相關

第2章 標量場的二階相乾性
2.1 時域相乾性和相乾時間
2.1.1 時域相乾性的實驗觀察
2.1.2 實驗現象的數學描述
2.2 空間相乾性
2.2.1 空間相乾性的實驗觀察
2.2.2 條紋形態的數學分析
2.2.3 準單色條件和互譜純條件
2.3 相乾性的傳播
2.4 互相乾函數的極限形式
2.4.1 相乾場
2.4.2 非相乾場
2.5 Van Cittert-Zernike定理
2.5.1 Van Cittert-Zernike定理的基本錶述
2.5.2 圓形平麵非相乾光源的輻射
2.5.3 應用實例-Michelson星體乾涉儀
2.6 部分相乾光源的輻射
2.7 謝爾模型光源、準均勻光源
2.7.1 謝爾模型光源和準均勻光源的數學錶述
2.7.2 圓球形發光體的空間輻射
2.8 二次平麵光源的輻射
2.8.1 一般討論
2.8.2 準均勻平麵光源
2.8.3 準均勻平麵光源的輻射
2.8.4 逆嚮問題

第3章 光束
3.1 光場的二維傅裏葉變換
3.1.1 光場二維傅裏葉變換的“角譜”特徵
3.1.2 光波在z≥0的區域的傳播特徵
3.1.3 角譜錶述的另一種形式
3.1.4 遠距離時的近似錶述
3.1.5 在角譜錶述下的光場相乾性
3.2 高斯光束
3.2.1 為什麼是“高斯”
3.2.2 高斯光束的數學錶述
3.2.3 高斯光束的解讀
3.3 高斯-謝爾模型光束
3.3.1 光束的等效原理
3.3.2 高斯-謝爾模型
3.3.3 GSM光源的極限狀況
3.3.4 參數σs和σg的物理意義
3.3.5 高斯-謝爾模型光束原理
3.4 光束品質或光束“質量”
3.4.1 M2因子
3.4.2 斯特列爾比
3.4.3 桶中功率
3.5 題外話：關於“無衍射光束”

第4章 矢量場相乾性的應用-偏振的描述
4.1 瓊斯矢量和相乾矩陣
4.2 理想偏振實驗的描述
4.2.1 相乾矩陣的測量
4.2.2 I′（δ，θ）的變化規律
4.3 偏振的相乾矩陣錶述
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 準單色光束經過偏振器件
4.4.1 傳輸矩陣或瓊斯矩陣
4.4.2 完全的偏振光通過偏振器件
4.4.3 典型偏振器件的傳輸矩陣
4.4.4 偏振器件的級聯
4.5 斯托剋斯參數
4.5.1 斯托剋斯參數的基本概念
4.5.2 斯托剋斯參數和相乾矩陣
4.5.3 用斯托剋斯參數錶達偏振度
4.5.4 偏振器件及其級聯

第5章 矢量隨機場的應用-光學湍流
5.1 關於“湍流”
5.1.1 湍流的發生
5.1.2 柯爾莫哥洛夫湍流模型
5.1.3 湍流中的溫度場和摺射率場
5.1.4 被動保守標量-位溫
5.1.5 溫度場的隨機特徵
5.1.6 摺射率場
5.1.7 摺射率結構常數的測量
5.1.8 大氣中Cn的概況
5.2 湍流中光束傳播的實驗現象
5.2.1 圖像模糊
5.2.2 光強起伏
5.2.3 光束漂移和光束擴展
5.3 理論處理之一-經典處理的微擾解法
5.3.1 基本方程
5.3.2 經典處理的一些主要結果
5.3.3 光強的概率密度分布
5.3.4 筆者的評述
5.4 湍流效應的時間特性
5.5 理論處理之二-光綫傳播解法
5.5.1 對相位起伏的解釋
5.5.2 對幅度起伏的解釋
5.5.3 對起伏飽和現象的解釋
5.6 其餘的話
5.6.1 光束的傳播
5.6.2 “矩”方程
5.6.3 相乾性的影響
5.6.4 關於自適應光學
5.7 關於“附錄中的學者”
參考文獻
附錄 所涉及的學者簡介

好的，這是一本關於經典光學理論與實驗的綜閤性專著的簡介，內容涵蓋瞭波動光學、幾何光學、傅裏葉光學、偏振光學以及光與物質的相互作用等核心領域，旨在為物理學、光學工程及相關專業的學生和研究人員提供深入且係統的參考。 --- 圖書名稱：光：從波動到應用——經典光學原理與實驗技術 圖書簡介 《光：從波動到應用——經典光學原理與實驗技術》是一部全麵深入探討經典光學核心概念與前沿應用領域的權威著作。本書旨在構建一個堅實的理論框架，涵蓋光的基本性質、傳播規律、與物質的相互作用，並係統介紹現代光學實驗中不可或缺的關鍵技術。全書結構嚴謹，邏輯清晰，理論推導詳實，並輔以豐富的實例與插圖，力求使讀者能夠從基礎原理齣發，逐步理解復雜的光學現象及其工程應用。 第一部分：幾何光學與射綫理論的基石 本部分首先從宏觀和低頻近似的角度，係統闡述瞭幾何光學的基礎。重點在於費馬原理——光程的極值原理，作為整個幾何光學的邏輯起點。隨後，詳細討論瞭光的反射與摺射定律，並深入分析瞭界麵上的能量分布，包括斯涅爾定律在不同介質界麵上的應用。 幾何光學部分對成像原理進行瞭詳盡的剖析。從簡單的平麵鏡、球麵鏡到復雜的光學係統（如透鏡組），本書不僅推導瞭高斯成像公式，還引入瞭像差理論，特彆是球差、像散、彗差、場麯和色差等五種主要的宋氏像差，並探討瞭校正像差的常用方法，如利用非球麵透鏡或復閤成鏡組。此外，對光瞳和視場的概念進行瞭清晰界定，這對於理解光學儀器的性能至關重要。 本部分還專門設立章節討論瞭光的傳播與衍射極限。雖然屬於波動光學範疇，但早期對孔徑效應的理解常與幾何光綫的匯聚能力聯係起來。本書在引入衍射概念之前，先從幾何光學角度分析瞭有限孔徑對成像質量的影響，為後續引入夫琅禾費衍射奠定瞭基礎。 第二部分：波動光學與電磁理論的統一 本書的核心深度體現在對光本質的波動性描述上。在深入到波動光學之前，本書首先迴顧瞭麥剋斯韋方程組在真空和各嚮同性介質中的形式，並基於麥剋斯韋方程組，嚴格推導瞭光波的電磁性質。 波動光學部分著重探討瞭光的乾涉現象。從最基礎的楊氏雙縫乾涉實驗齣發，詳細闡述瞭相乾性的概念，包括時間相乾性和空間相乾性。本書對薄膜乾涉的分析尤為深入，不僅解釋瞭肥皂泡的色彩成因，還詳細推導瞭增透膜和高反射膜的設計原理及其光學厚度要求。 衍射理論是本部分的關鍵內容。本書從惠更斯-菲涅耳原理齣發，係統地推導瞭單縫衍射、圓孔衍射（對應艾裏斑）和多縫衍射（光柵方程）。特彆地，對於夫琅禾費衍射和菲涅耳衍射的數學處理進行瞭詳盡的步驟演示，清晰區分瞭兩種近場和遠場條件的物理意義。對衍射光柵的分光原理及其分辨率的分析，是理解光譜學儀器的基礎。 第三部分：傅裏葉光學與信息處理 本書將傅裏葉光學視為連接波動光學與信息科學的橋梁。通過將衍射過程解釋為空間信息在傅裏葉域（頻率域）的傳播，讀者可以更直觀地理解光學係統的成像過程。 本章詳細介紹瞭傅裏葉變換在光學中的應用，特彆是透鏡的傅裏葉變換性質。通過對輸入物（如一個空間光場）進行分析，展示瞭如何利用透鏡將物體的空間頻率信息聚焦到其後焦麵上。討論瞭空間濾波技術，包括如何利用傅裏葉平麵上的光闌或相位闆來消除特定頻率成分（如去除周期性噪聲或增強特定特徵）。 此外，還探討瞭全息術的原理。從記錄和再現物體的振幅和相位信息的角度，詳細介紹瞭全息圖的形成機製、記錄介質的要求以及全息重建圖像的性質。 第四部分：光的偏振與各嚮異性光學 偏振光是理解光與物質相互作用的重要方麵。本部分從電磁波的橫波特性入手，定義瞭綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。本書利用斯托剋斯矢量和瓊斯矩陣兩種數學工具，對偏振態的描述和變換進行瞭係統化的介紹和對比，並提供瞭大量實際應用的計算示例。 重點分析瞭雙摺射現象，如在方解石晶體中的應用，並深入解釋瞭波片（四分之一波片和半波片）的工作原理，以及如何利用它們來精確控製光的偏振態。對布儒斯特角和菲涅爾定律在描述界麵反射偏振時的應用進行瞭詳細論述。 第五部分：光與物質的相互作用及實驗技術 最後一部分將理論應用於實際，探討瞭光與物質相互作用的宏觀效應，以及現代光學實驗中常用的測量技術。 內容包括：光的吸收、散射與熒光的微觀機製。對瑞利散射（天空呈藍色）和米氏散射進行瞭區分和分析。 在實驗技術方麵，本書詳細介紹瞭激光器的基本原理，包括受激輻射、粒子數反轉和諧振腔的模式選擇。此外，還專門討論瞭光強測量、波前測量和乾涉儀的設計與應用，例如邁剋爾遜乾涉儀和馬赫-曾德爾乾涉儀，並探討瞭如何利用這些儀器進行精密測量，例如摺射率的測定或位移的監測。 全書的最終目標是提供一套連貫、深入且實用的經典光學知識體係，幫助讀者掌握光學設計的思維方式，並為嚮量子光學等前沿領域過渡打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

《光的經典二階相乾性》這個書名，立刻在我腦海中勾勒齣一幅關於光波細膩而復雜行為的圖景。我不是專業的物理學傢，但我對科學充滿熱情，尤其喜歡那種能夠揭示事物背後運行規律的書籍。我想象著，這本書會像一位耐心細緻的老師，帶領讀者一步步走進光的“微觀世界”。“二階相乾性”這個詞，聽起來就比“光乾涉”更加深入和專業，它暗示著本書將探討光在時間和空間上的統計學關聯，而不僅僅是光強的簡單疊加。我猜想，書中會詳細闡述光場如何被描述，以及如何通過二階關聯函數來量化光的相乾程度。這就像是在研究一群人的行為，不僅僅看他們各自在做什麼，更要看他們之間是如何互動的，是協同一緻還是各自為政。我期待這本書能夠解釋，為什麼激光的光能夠傳播很遠而不彌散，為什麼有的光源的光會齣現“閃爍”現象，以及這些現象背後所蘊含的深刻物理意義。它或許還會涉及到一些經典的光學實驗，但會從一個全新的、更具統計學視角的角度去解讀，讓我們更深刻地理解光的本質。

評分☆☆☆☆☆

我最近在書架上淘到一本名為《光的經典二階相乾性》的書，雖然我還不曾翻開，但光是書名就激起瞭我濃厚的興趣。它聽起來就像是一本關於光學領域中那些“高級玩法”的教程，遠非我中學時接觸過的“光是直綫傳播，會反射會摺射”那般淺顯。我想象中，這本書會像一位經驗豐富的導遊，帶領我深入探索“相乾性”這一概念的復雜世界。特彆是“二階”這個定語，預示著它將超越對光波振幅直接疊加的理解，而是要去探究光場在時間或空間上的統計關聯。這就像是在研究一群人的談話，不僅僅聽他們說瞭什麼，更要去分析他們之間說話的節奏、語氣的配閤，甚至是什麼時候會同時沉默，什麼時候又會異口同聲。這本書大概會涉及諸如光強漲落、光強關聯函數等概念，解釋為什麼某些光源的光非常“穩定”，而另一些則波動得厲害，以及這種波動之間又有什麼樣的聯係。我期待它能用清晰的語言和嚴謹的數學工具，揭示齣光的本質——一種波動的統計學特性，以及這種特性如何影響我們觀察到的各種光學現象，甚至為我們理解更深層次的物理世界打下基礎。

評分☆☆☆☆☆

當我在書店看到《光的經典二階相乾性》這個書名時，我的直覺告訴我，這是一本不容錯過的關於光學的深度讀物。它不同於市麵上那些講解基礎光學原理的科普書籍，而是指嚮瞭更具挑戰性的研究領域。“二階相乾性”這個術語，立刻讓我聯想到對光場統計性質的深入探究，這不僅僅是理解光波的振幅和相位，更是要理解光在時間或空間上的關聯。這就像是在研究一幅畫，我們不僅要看畫麵的色彩和構圖，更要去分析畫傢是如何用筆觸來連接不同的區域，如何通過筆觸的變化來傳遞情感。這本書或許會深入講解二階關聯函數的數學形式，以及它如何揭示光源的特性，比如其相乾長度和相乾時間。我期待它能詳細介紹不同類型光源的二階相乾特性，比如單色光源、非單色光源、相乾光源等，並用嚴謹的推導和清晰的圖示來闡述這些概念。它可能會探討，二階相乾性在光通信、光學測量、甚至量子光學等領域中的應用，為我打開一扇理解現代光學技術背後的科學原理的窗口。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字讓我一下子就聯想到瞭那些在光學領域中如璀璨星辰般閃耀的概念。光，這個我們習以為常卻又深不可測的現象，其“相乾性”本身就充滿瞭迷人的物理內涵。而“二階相乾性”更是將這份探索推嚮瞭更深邃的層次。我想象著，這本書應該不會止步於對乾涉、衍射等經典光學現象的簡單羅列，而是會深入到光場的統計性質，尤其是二階關聯函數的概念。這就像是在研究一個龐大而復雜的交響樂團，而不僅僅是欣賞個彆樂器的演奏。我們會看到，不僅僅是光的強度，甚至連強度之間的關聯性，都蘊含著關於光源性質、傳播介質甚至量子特性的重要信息。這本書或許會帶領我們領略光波的集體行為，理解為什麼激光會擁有如此“整齊劃一”的相乾性，而普通光源則顯得“雜亂無章”。我期待著書中能夠深入剖析各種光源的二階相乾函數，例如高斯光束、拉蓋爾-高斯光束，甚至可能涉及到更前沿的量子糾纏光場。通過對這些數學描述的理解，我希望能真正把握住“光”這個概念的精髓，從宏觀的可見現象深入到微觀的統計規律。它不僅僅是一本關於光學理論的書，更可能是一次關於理解光本質的深度哲學思考的啓濛。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對物理世界充滿好奇的普通讀者，我經常被那些聽起來就充滿科學魅力的書籍所吸引，《光的經典二階相乾性》便是其中之一。單憑這個名字，我就能感受到一股深厚的學術底蘊和對物理現象刨根問底的精神。它不像是一本教你如何用光來做個小實驗的書，而更像是一次關於“光究竟是什麼”的深度對話。我猜測，這本書會從最基礎的光學概念齣發，逐步深入到對光波統計特性的探討。特彆是“二階相乾性”這個詞，讓我聯想到光不再是單一的、孤立的粒子或波，而是可能具有復雜的時間和空間關聯性。這就像是在研究一整片森林，而不僅僅是觀察一棵樹。這本書或許會解釋，為什麼有些光源産生的光具有高度的“秩序”，能夠形成穩定的乾涉條紋，而另一些光源的光則顯得“雜亂”，無法産生清晰的乾涉。它可能會深入到對光強關聯函數的數學描述，以及這些函數如何反映光源的性質，比如相乾長度、相乾時間等等。我期待它能用一種既嚴謹又易懂的方式，帶領我領略光的更深層次的奧秘，理解那些支撐起現代光學技術的基石。