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冯国英，周寿桓 著

图书标签:

• 光学
• 波动光学
• 物理学
• 电磁波
• 衍射
• 干涉
• 偏振
• 光学原理
• 光传播
• 光学仪器

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030385079

版次：1

商品编码：11330774

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-09-01

用纸：胶版纸

页数：359

字数：530000

正文语种：中文

内容简介

　　 《波动光学》系统阐述了波动光学的相关基础知识，内容包括电磁理论，光的干涉、衍射、散射、偏振，傅里叶光学基础、薄膜光学、晶体光学等。考虑到有后续课程，将不涉及全息光学、统计光学书的特点是为读者提供了理论模拟和Matlab应用例。全书贯穿了Matlab程序例子，如波的反射、折射，高斯光束的衍射，分布传输法研究光束在非均匀介质中的传输，电光、声光光学，空间滤波和外差等等。

内页插图

目录

前言
第1章 光的电磁理论基础
1.1 麦克斯韦方程组
1.2 麦克斯韦理论的验证
1.2.1 验证麦克斯韦假设的位移电流
1.2.2 验证电磁波的传播速度等于光速
1.2.3 验证电磁波与光波具有同一性
1.3 物质方程
1.4 边界条件
1.5 波函数
1.6 电磁波谱
1.7 电磁场的能量守恒定律
1.8 光压
1.9 光的偏振
1.9.1 光的偏振态
1.9.2 偏振片
1.9.3 马吕斯定律
1.10 光的吸收、色散和散射
1.10.1 光的吸收
1.10.2 光的色散
1.10.3 光的散射
1.11 反射和折射
1.11.1 反射和折射定律
1.11.2 菲涅耳公式
1.11.3 反射和折射的能量特性
1.11.4 反射和折射的位相特性
1.11.5 反射和折射的偏振特性
1.11.6 全反射
1.11.7 光波在金属表面上的反射和折射

第2章 相干和干涉
2.1 单色波的干涉
2.1.1 杨氏双缝干涉
2.1.2 两列单色波的干涉
2.1.3 三束单色波的干涉
2.1.4 多束单色波的干涉
2.2 条纹能见度
2.3 时间相干性
2.3.1 波长不同的两个波的叠加
2.3.2 三波长叠加
2.3.3 多波长叠加
2.3.4 宽谱叠加
2.3.5 光谱的线宽
2.4 空间相干性
2.4.1 光源
2.4.2 部分空间相干性
2.4.3 激光的相干性
2.5 等倾干涉
2.5.1 平行平面玻板的干涉图像
2.5.2 法布里一珀罗干涉仪
2.6 等厚干涉
2.6.1 等厚干涉——楔形板
2.6.2 等厚干涉——牛顿环
2.7 迈克尔孙干涉仪
2.8 波面剪切干涉仪
2.8.1 与理想平面参考波的干涉
2.8.2 波面剪切干涉仪
2.9 光学外差测量

第3章 衍射理论
3.1 亥姆霍兹-基尔霍夫积分定理
3.2 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
3.3 索末菲条件
3.4 巴比涅原理
3.5 夫琅和费衍射和菲涅耳衍射
3.6 衍射问题在频率域中的表示
3.7 衍射孔径的频谱效应
3.8 夫琅和费衍射
3.8.1 夫琅和费衍射花样的对称特性
3.8.2 矩孔的夫琅和费衍射
3.8.3 单缝的夫琅和费衍射
3.8.4 双缝的夫琅和费衍射
3.8.5 多缝的夫琅和费衍射
3.8.6 振幅型正弦光栅的傅里叶变换
3.9 几种常用光学成像系统的分辨本领
3.10 单色平面波通过棱镜和最简单的聚焦系统的传输
3.11 菲涅耳波带
3.11.1 菲涅耳波带法
3.11.2 菲涅耳圆孔衍射
3.11.3 菲涅耳圆屏衍射
3.11.4 菲涅耳直边衍射
3.11.5 菲涅耳波带片
3.11.6 微光学透镜
3.12 光谱仪
3.12.1 光栅光谱仪中的衍射光栅
3.12.2 棱镜光谱仪
3.13 双光栅测振仪

第4章 傅里叶光学
4.1 时间频谱和空间频谱
4.2 光栅的衍射和角谱
4.3 傅里叶变换
4.4 傅里叶变换基本定理
4.5 常用函数及其傅里叶变换
4.6 傅里叶变换定理的光学模拟
4.7 抽样定理
4.8 光学系统的拦光效应和低通滤波
4.8.1 相干成像系统和相干传递函数
4.8.2 非相干成像系统和光学传递函数
4.9 光学传递函数
4.9.1 光学传递函数仪
4.9.2 0TF与成像质量
4.10 阿贝成像理论和阿贝一波特实验
4.11 近场衍射模拟
4.12 光束通过非均匀介质的传输——分步傅里叶变换
4.13 M-Z/点衍射干涉仪

第5章 薄膜光学基础
5.1 薄膜在光学技术中的应用
5.2 单层膜
5.3 多层膜
5.4 薄膜的特征矩阵
5.5 多层膜的能量反射率
5.6 干涉色
5.7 平板波导
5.8 金属包覆介质波导

第6章 晶体光学
6.1 晶体
6.1.1 晶体的对称性及分类
6.1.2 几个基本概念
6.1.3 晶体的介电张量
6.2 各向异性介质中的电磁波
6.2.1 相速度和光线速度
6.2.2 波法线菲涅耳方程和光线菲涅耳方程
6.2.3 各向异性介质内平面电磁波的传播特点
6.3 晶体光学性质的图形表示
6.3.1 折射率椭球
6.3.2 菲涅耳椭球
6.3.3 折射率曲面
6.3.4 波矢曲面
6.3.5 法线曲面
6.3.6 光线曲面
6.3.7 确定波法线方向的斯涅尔作图法
6.3.8 直接得到光线方向的惠更斯作图法
6.4 偏振器件
6.4.1 位相延迟片
6.4.2 补偿器
6.4.3 偏振棱镜
6.4.4 双像棱镜
6.5 电光效应
6.5.1 电光效应的描述
6.5.2 晶体的线性电光效应
6.5.3 晶体的二次电光效应
6.5.4 晶体的电光效应的应用举例
6.6 声光效应
6.6.1 声光效应的描述
6.6.2 声光衍射
6.7 旋光现象
6.8 磁光效应
6.9 偏振光的干涉
6.9.1 平行偏振光的干涉
6.9.2 会聚偏振光的干涉
6.10 偏振光和偏振器件的矩阵表示

前言/序言

好的，这是一本关于“量子场论基础”的图书简介，其内容完全不涉及《波动光学》的任何知识点。 图书名称：量子场论基础：从粒子到相互作用的统一描述 ISBN： 978-1-234567-89-0 作者： [虚构作者姓名] 页数： 约 750 页 定价： 人民币 188.00 元 内容简介 本书旨在为物理学专业学生、研究生以及对现代理论物理有浓厚兴趣的科研人员，提供一个全面、深入且结构严谨的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）入门与进阶指南。量子场论是描述基本粒子及其相互作用的现代物理学框架，是粒子物理学、凝聚态物理以及宇宙学等诸多前沿领域不可或缺的理论工具。本书不仅详尽阐述了量子场论的数学基础和基本原理，更注重引导读者建立起从经典场论到量子场论的过渡，并系统介绍量子电动力学（QED）和非阿贝尔规范理论的构建方法。 全书共分六大部分，层次递进，力求平衡理论的严谨性与物理图像的直观性。 --- 第一部分：经典场论的回顾与基础（The Classical Foundation） 本部分首先回顾了经典场论的必要性，强调了其在描述连续介质和相互作用系统中的优势。 1.1 变分原理与拉格朗日密度： 详细讲解了最小作用量原理在场论中的应用，引入了拉格朗日密度（Lagrangian Density）的概念，并推导了欧拉-拉格朗日方程在场论中的形式。 1.2 连续对称性与诺特定理： 深入探讨了空间-时间对称性（平移、旋转、洛伦兹变换）与守恒律之间的深刻联系。详细推导并应用诺特定理（Noether's Theorem），导出能量-动量张量、角动量以及其他重要守恒量，为后续的量子化奠定坚实的对称性基础。 1.3 场方程的求解与分类： 分析了若干重要的经典场方程，如描述无质量标量场的Klein-Gordon方程，描述自旋1/2费米子狄拉克方程，以及描述自旋1玻色子Proca方程。对这些方程的传播子和基本解进行了详细讨论。 --- 第二部分：标准量子化方法（Canonical Quantization） 本部分是构建量子场论的核心步骤，重点在于将经典场提升到量子算符的层面。 2.1 玻色子场的量子化： 采用哈密顿力学方法，对自由标量场（Klein-Gordon场）进行正则量子化。详细阐述了产生（Creation）和湮灭（Annihilation）算符的引入，以及它们构成的对易关系。通过傅里叶展开，将场算符分解为对粒子态的操作，清晰地展示了粒子态的物理意义。 2.2 费米子场的量子化： 针对描述费米子的狄拉克场，阐述了其量子化方法的特殊性。重点讲解了为了满足泡利不相容原理，必须采用反易关系（Anti-commutation Relations）。详细推导了狄拉克场中费米子和反费米子算符的定义，并讨论了自旋统计定理的内在联系。 2.3 自由场的谱分解与真空态： 引入 Fock空间的概念，定义了真空态（Vacuum State），并展示了如何利用产生算符构造多粒子态。对自由场的能量谱和动量谱进行分析，确立了场论中“粒子”的现代定义。 --- 第三部分：相互作用与微扰论（Interactions and Perturbation Theory） 实际物理世界充满了相互作用，本部分将焦点转向如何处理粒子间的耦合。 3.1 相互作用图像与演化算符： 引入相互作用图像，区别于薛定谔图像和海森堡图像。详细推导了时间演化算符（Time Evolution Operator）的定义及其Dyson级数展开。 3.2 S矩阵与费曼规则的建立： 阐述了散射矩阵（S-matrix）在描述粒子间散射过程中的核心作用。基于Dyson级数，系统地推导出微扰论的各阶近似。随后，将S矩阵元与费曼图联系起来，详细讲解了构建费曼图和计算散射概率的基本步骤和规则。 3.3 费曼图的应用实例： 通过计算实际的物理过程，巩固对费曼规则的理解。包括电子-电子瑞利散射（Møller散射的低阶近似）以及光子与电子的相互作用（汤姆逊散射的量子场论描述）。 --- 第四部分：量子电动力学（Quantum Electrodynamics, QED） QED是迄今为止最精确的物理理论之一，本部分集中探讨其结构和验证。 4.1 QED的拉格朗日量： 构造描述电磁场与带电粒子耦合的拉格朗日密度。从规范不变性原理出发，自然地导出了光子场的动力学和电荷的守恒。 4.2 QED中的散射过程： 详细计算了电子-电子对撞（$e^-e^- o e^-e^-$）和电子-正电子湮灭（$e^-e^+ o mu^-mu^+$）的截面。重点分析了虚粒子（Virtual Particles）的概念及其在费曼图中的意义。 4.3 圈图修正与重整化： 引入一圈（One-loop）修正的概念，处理发散问题。详细介绍了如何通过引入“裸量”和“重整化条件”来消除紫外（UV）发散。解释了电荷的跑动（Running of Charge）和洛伦兹不变性的保持。 --- 第五部分：重整化群与有效场论（Renormalization Group and EFT） 理解物理理论在不同能量尺度下的行为至关重要。 5.1 重整化群方程： 深入讲解了Callan-Symanzik方程的推导，阐明了重整化群（RG）在描述物理量如何随能量标度变化的动态过程中的作用。 5.2 渐近自由与微扰论的限制： 讨论了强相互作用（QCD）中渐近自由的现象，并将其与QED的非零固定点进行对比。分析了微扰论在高能或强耦合区域的失效。 5.3 有效场论（EFT）的概念： 将量子场论视为一个在特定能量尺度下的有效描述。介绍如何构建一个只包含低能激发态的有效拉格朗日量，从而处理更高能物理的未知项。 --- 第六部分：非阿贝尔规范理论简介（Introduction to Non-Abelian Gauge Theories） 本部分为进入标准模型的学习做铺垫，侧重于结构上的推广。 6.1 杨-米尔斯理论（Yang-Mills Theory）： 从局域规范不变性的要求出发，推广电磁学的U(1)规范群到更一般的非阿贝尔群（如SU(2)或SU(3)）。推导出规范场（如胶子场）的拉格朗日量，并突出其自相互作用的特性。 6.2 荷守恒与电流： 讨论在非阿贝尔理论中，规范场如何与物质场耦合，以及相关的规范荷的守恒律。 6.3 拓扑结构初探： 简要介绍规范场论中存在的拓扑结构，如瞬子（Instanton）的初步概念，为读者理解更深层次的规范场论现象打开窗口。 目标读者： 本书适合已掌握狭义相对论、高等电动力学和高等量子力学（包括角动量理论）的物理专业本科高年级学生和研究生。它为深入学习粒子物理标准模型、量子色动力学（QCD）以及前沿高能物理提供了必要的、坚实的理论基础。全书包含了大量的课后习题和详细的数学附录，以帮助读者巩固所学概念。

评分☆☆☆☆☆

我是一名光学工程专业的学生，正在为即将到来的考试做准备。坦白说，波动光学这门课对我来说一直是一个挑战，公式推导复杂，概念抽象，有时候感觉很难将理论与实际联系起来。我急切地需要一本能够帮助我梳理知识脉络、理解核心概念、并且提供大量实例的书籍。我尤其希望这本书能够详细讲解衍射理论，包括夫琅和费衍射和菲涅尔衍射的区别与联系，以及它们在各种光学仪器中的应用，比如望远镜、显微镜和光栅等。此外，对于干涉现象，我希望能够有更直观的解释，比如杨氏双缝干涉的演示，以及薄膜干涉、马赫-曾德尔干涉等在测量和光谱分析中的应用。如果书中还能提供一些关于偏振光和光的能量传播的清晰阐述，并且有足够的例题和习题来巩固学习，那将是我备考的最佳帮手。我需要的是一本能够让我彻底弄懂波动光学，而不是仅仅死记硬背的教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常有吸引力，深邃的蓝色背景仿佛将人带入了宇宙的奥秘之中，中央流动的光线则恰如其分地暗示了本书的主题。我一直对光学的世界充满了好奇，特别是那些肉眼看不见的微观现象，比如光的衍射和干涉，总觉得它们隐藏着宇宙最根本的规律。我一直希望能找到一本既能深入浅出地解释这些复杂概念，又能激发我进一步探索的读物。当我看到这本书的目录时，便被深深吸引了。从光的本性探讨，到几何光学的基础，再到波动光学中的经典实验，每一个章节都如同一个个引人入胜的故事，等待着被我解读。我尤其期待书中关于偏振和光的衍射部分，我知道这些是理解许多光学现象的关键，而这本书似乎承诺要将这些知识以一种全新的视角呈现出来。我迫不及待地想翻开它，开始我的光学之旅，希望它能像它的封面一样，带给我一场视觉和思想的盛宴，让我能够真正理解光是如何塑造我们所看到的世界的，并且从中获得启发，甚至可能因此改变我对物理世界的看法。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我感到惊喜的书。我是一名对艺术史和美学有着浓厚兴趣的普通读者，平时喜欢研究不同时期、不同文化背景下的艺术作品。而我一直觉得，光学原理在视觉艺术中扮演着至关重要的角色，只是很多时候，这些原理并没有被明确地提出来。比如，文艺复兴时期画家们如何通过对光影的精妙处理来塑造立体感，印象派画家们是如何捕捉不同时间、不同光线下的色彩变化，乃至现代的电影特效和摄影技巧，都离不开对光传播和感知方式的理解。我希望这本书能够从一个全新的角度，将物理学中的波动光学原理与艺术创作联系起来。我设想，书中可能会探讨光线如何在我们眼中形成色彩，不同波长的光如何引起我们不同的视觉感受，以及艺术家们如何巧妙地利用这些物理现象来达到特定的艺术效果。如果这本书能够帮助我理解那些隐藏在伟大艺术作品背后的科学奥秘，让我能够以更深入、更科学的视角去欣赏艺术，那就太有价值了。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余天文学爱好者，我常常被夜空中璀璨的星辰和遥远的星系所吸引。我一直对望远镜的光学设计原理非常感兴趣，特别是那些能够让我们看到更远、更清晰的宇宙景象的技术。我深知，望远镜的核心就是如何收集和聚焦光线，而这其中必然涉及到波动光学的知识。我希望这本书能够从基础的几何光学出发，逐渐深入到波动光学，解释光是如何通过透镜和反射镜聚焦的，以及衍射极限是如何限制望远镜分辨率的。我特别想了解关于望远镜的成像原理，比如如何消除色差和球差，以及现代先进望远镜，如哈勃空间望远镜和詹姆斯·韦伯空间望远镜，在光学设计上采用了哪些创新的波动光学技术。如果书中还能提供一些关于自适应光学或者相位共轭技术的介绍，那就太棒了，这将帮助我更深入地理解我们如何克服大气干扰，看到更清晰的宇宙。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的选题真的太有前瞻性了！我最近在研究一些关于量子通信和信息处理的项目，而这些都离不开对光本质的深刻理解。特别是像光子纠缠、量子态的制备和测量等前沿领域，没有扎实的波动光学基础，简直寸步难行。我一直在寻找一本能够将基础理论与最新的研究成果有机结合的书籍，能够让我看到波动光学在现代科技中的实际应用，而不仅仅是停留在抽象的物理定律上。这本书的标题“波动光学”本身就让我联想到光波的传播、衍射、干涉等现象，而这些恰恰是理解许多现代光学技术的核心。我希望这本书能提供一些关于如何利用光的波动性来实现信息编码和传输的思路，或者介绍一些最新的光学器件是如何基于这些原理工作的。如果书中还能涉及到一些计算光学或者光学计算的内容，那简直就是锦上添花了，能够帮助我更好地理解和设计未来的通信系统，甚至探索新的计算范式。

评分☆☆☆☆☆

这书还行，比想像中的要好

评分☆☆☆☆☆

儿子要的书。

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有matlab例子，适合我这种小白。

评分☆☆☆☆☆

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