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Max Born & Emil Wolf &... 著

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出版社： Cambridge University P...

ISBN：9780521642224

商品编码：1105317608

包装：精装

外文名称：Principles of Optics- ...

出版时间：1999-10-13

页数：985

正文语种：英语

图书基本信息

Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light
作者： Max Born;Emil Wolf;A. B. Bhatia;
ISBN13： 9780521642224
类型： 精装(精装书)
语种： 英语（English）
出版日期： 1999-10-13
出版社： Cambridge University Press
页数： 985
重量（克）： 1732
尺寸： 24.892 x 18.034 x 4.318 cm

商品简介

Principles of Optics is one of the classic science books of the twentieth century, and probably the most influential book in optics published in the past forty years. This edition has been thoroughly revised and updated, with new material covering the CAT scan, interference with broad-band light and the so-called Rayleigh-Sommerfeld diffraction theory. This edition also details scattering from inhomogeneous media and presents an account of the principles of diffraction tomography to which Emil Wolf has made a basic contribution. Several new appendices are also included. This new edition will be invaluable to advanced undergraduates, graduate students and researchers working in most areas of optics.

好的，这是一本关于光学基础理论的著作的详细简介，完全避开了您提到的那本书的内容，力求深入且专业。 --- 光的本质与应用：经典与现代光学导论 本书特色： 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，探讨光的波动性、粒子性及其在宏观与微观世界中的各种相互作用。它不仅仅是一本描述光学现象的教科书，更是一部系统梳理光与物质相互作用的物理学专著。全书结构严谨，从基础的电磁波理论出发，逐步深入到量子光学的核心概念，内容涵盖了经典光学、衍射理论、激光物理以及现代光谱学等多个关键领域。 第一部分：电磁波基础与光的传播 本部分奠定了理解所有光学现象的理论基石——麦克斯韦方程组的完备性及其在介质中的应用。 第一章：电磁场理论的复习与拓展 本章首先回顾了静电学和静磁学的基本方程，随后引入了法拉第电磁感应定律和安培定律（含麦克斯韦修正项），推导出自由空间中的电磁波方程。重点分析了平面电磁波在均匀、各向同性介质中的传播特性，包括波速、波数和相速的概念。详细讨论了坡印廷矢量，用以描述电磁波的能量流密度及其方向。 第二章：边界条件与反射/折射定律的导出 在处理光在不同介质界面传播的问题时，严格应用麦克斯韦方程组在界面上的边界条件至关重要。本章详细推导了电场和磁场在理想导体、电介质界面上的分量连续性要求。基于这些条件，系统地导出了菲涅尔方程，精确计算了不同偏振态光束在界面上的反射系数和透射系数。深入分析了全内反射现象及其临界角的物理意义，并对爱遍那格-诺维科夫（Evanescent Wave）的特性进行了阐述。 第三章：光在各向异性介质中的传播 本章将讨论超越均匀、各向同性介质的复杂情况。首先引入介质的电磁本构关系张量，特别是介电常数张量，并推导出在双折射材料（如石英）中光传播的波方程——折射面的方程。详细解释了单轴晶体中的寻常光（Ordinary Ray）和非寻常光（Extraordinary Ray）的独立传播路径，并借助尼科尔棱镜的原理，讲解了光的偏振态如何受晶体作用而改变，包括偏振面的旋转。 第二部分：几何光学与波动光学的基础 本部分将经典的几何光学描述与更基础的波动光学原理相衔接，强调衍射现象在光束传播中的核心地位。 第四章：几何光学的解析与局限性 虽然几何光学是工程光学的基础，但本章仍需要从波动理论的视角审视其有效性。通过费马原理（最小时间原理），系统推导了光的直线传播定律、反射定律和折射定律。重点分析了成像系统中的像差问题，包括球差、色差、彗差和像散，并介绍了消差透镜和光阑在优化成像质量中的作用。 第五章：光束的衍射与夫琅禾费衍射 本章的核心是处理波前在有限孔径或障碍物边缘发生偏折的现象。从惠更斯-菲涅尔原理出发，导出傅里叶变换衍射理论，重点分析夫琅禾费衍射（远场衍射）。详细分析了单缝、圆孔（空气光斑）、双缝以及光栅的衍射图案，并计算了这些图案的强度分布公式。对光栅的色散关系和分辨本领进行了严格的定量分析。 第六章：菲涅耳衍射与近似方法 与夫琅禾费衍射相对，本章讨论菲涅耳衍射（近场衍射）。引入了圆孔衍射和半波带法，特别阐述了泊松斑（Poisson Spot）的实验验证，展示了光波具有波动性的确凿证据。此外，引入了角谱传播法（Angular Spectrum Method）作为一种精确描述任意场域光波传播的数学工具，并讨论了其在模拟变分介质中波传播的应用。 第三部分：偏振光与光的干涉 本部分聚焦于光波叠加的特性，以及如何通过控制光的偏振态来实现对光的精确操控。 第七章：光的干涉现象与应用 本章从叠加原理出发，分析了波的相干性，包括时间相干性和空间相干性。详细分析了杨氏双缝干涉实验的定量解释，包括条纹间距、对比度（可见度）的计算。随后，深入探讨了薄膜干涉的原理，包括反射和透射光线的相位差分析，并应用于抗反射涂层和光学滤光片的设计。 第八章：光的偏振态与 Mueller 矩阵描述 本章将偏振光理论提升到更抽象的数学描述层面。首先定义了光的线性偏振、圆偏振和椭圆偏振的数学表征。重点引入斯托克斯矢量（Stokes Parameters）和琼斯矩阵（Jones Matrix）来描述光束的偏振状态和光学元件对偏振态的改变。通过 Mueller 矩阵，实现了对部分偏振光（自然光与偏振光的混合）的完整描述，并应用于分析散射和光学系统的 Mueller 矩阵测量。 第四部分：光与物质的相互作用及现代光学 本部分将视野扩展到更小的尺度，探讨光与原子和分子的相互作用，并介绍了现代光学技术的核心——激光器。 第九章：吸收、散射与光谱学基础 本章探讨了光子与原子能级间的跃迁。详细描述了吸收光谱和发射光谱的产生机制，引入了自然线宽、多普勒展宽和压力展宽的概念。随后，深入分析了瑞利散射（Rayleigh Scattering）和米氏散射（Mie Scattering）的理论，解释了天空呈蓝色的物理根源，并简要介绍了拉曼散射（Raman Scattering）作为分子振动分析的重要工具。 第十-一章：激光原理与应用 激光器是现代光学的核心技术。本章从量子力学基础出发，解释了受激发射、自发发射和吸收这三种核心的光与物质相互作用过程，并推导了爱因斯坦的 A、B 系数关系。详细阐述了粒子数反转、光学谐振腔的原理和模式结构（纵模和横模）。最后，分析了不同类型的激光器（如气体激光器、半导体激光器）的工作特性和关键参数。 第十二章：非线性光学导论 随着激光强度的提高，物质的响应不再是线性的。本章介绍了电极化率的更高阶项，重点分析了二次谐波产生（Second Harmonic Generation, SHG）和频率混频（Sum/Difference Frequency Generation）的相位匹配条件。讨论了克尔效应（Kerr Effect）和光孤子在光纤通信中的重要性。 --- 总结： 本书结构清晰，理论推导严谨，旨在为物理学、电子工程和应用光学专业的学生及研究人员提供一个从麦克斯韦方程到现代激光物理的完整知识框架。阅读本书后，读者将能够扎实掌握光的波动本质，并能分析和设计复杂的现代光学系统。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读体验更像是一场智力上的马拉松，而不是轻松的散步。它对读者的预备知识要求很高，如果你是初次接触光学领域，可能会被前几章的数学工具部分“劝退”。我花了好几周的时间，才勉强跟上作者的思路，特别是涉及到张量分析和复数积分的部分，我不得不频繁地停下来，翻阅我的高等数学笔记。然而，一旦你成功突破了那道门槛，你会发现里面蕴含的知识宝藏是何等丰富。这本书的侧重点显然是放在了电磁场理论的严格推导上，而不是仅仅停留在几何光学的层面。它详细探讨了偏振态的演化、散射理论的现代解释，以及一些更前沿的课题，比如非线性光学现象的初步介绍。我特别喜欢它在章节末尾设置的“深入思考”环节，这些问题往往不是简单的计算题，而是要求读者对物理图像进行深刻的阐释，极大地锻炼了我的批判性思维能力。这本书的价值在于，它迫使你真正去“理解”光是什么，而不是仅仅“使用”光学的公式。

评分☆☆☆☆☆

我购入这本书的初衷，是为了解决我在实际工程项目中遇到的关于光纤耦合效率的问题。市面上很多应用导向的书籍往往对理论的根源语焉不详，而这本书恰恰弥补了这一点。它的严谨性，使得任何从这本书推导出来的结论，都可以直接应用到精密设计中而无需担心理论基础的摇摆。例如，关于模式场的分析，作者没有仅仅给出高斯模的近似形式，而是从麦克斯韦方程组在特定边界条件下的本征解出发，展示了模式的完备性。这种深度让我能够精确地计算出不同折射率分布下的导模特性，避免了大量的试错成本。唯一的遗憾是，这本书的索引做得不够精细，如果我想快速定位到某一特定类型的波导结构分析，往往需要花费不少时间在目录和章节标题之间跳转。此外，纸张质量虽然不错，但由于内容密度太大，书中时不时会出现一些极长的公式，如果能用稍大一点的字号或者分栏排版可能在长时间阅读时会更友好一些。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的封面设计得非常典雅，那种深邃的蓝色调配合着精细的排版，立刻就给人一种专业、严谨的感觉。我当时在书店里，目光一下子就被它吸引住了。虽然书名听起来非常学术化，但我翻开内页时，发现作者在处理基础概念时，并没有采取那种晦涩难懂的方式。他们似乎非常擅长将复杂的电磁波理论分解成易于理解的步骤。特别是关于光的传播路径和边界条件那几章，图表的绘制质量极高，每一个细节都标注得清清楚楚，这对于像我这样需要通过视觉辅助来理解抽象物理概念的学习者来说，简直是福音。我记得有一处关于菲涅尔衍射的推导，通常这部分是很多教材的难点，但这本书的处理方式非常流畅，从基础的惠更斯原理出发，逐步引入矢量势和坡印廷矢量，逻辑链条几乎是无懈可击的。这本书的厚度也证明了其内容的广度和深度，它不仅仅是一本理论教材，更像是一部可以长期置于案头，随时查阅的参考手册。我尤其欣赏它对历史背景的简要回顾，这让冰冷的公式背后有了一丝人文学科的温度，让人感受到这些理论是如何一步步被建立起来的。

评分☆☆☆☆☆

与我过去读过的其他几本经典光学教材相比，这部作品最大的特点在于其“均衡感”。它在处理波动光学和电磁场理论的交汇点时，做得非常出色。很多教材要么过于偏向纯粹的电磁学，使得光学应用看起来像是生硬地嫁接上去的；要么就是过度侧重于几何光学和薄膜理论的工程计算，使得电磁本质被稀释了。而这本书，则成功地将两者融为一体。作者花费了大量的篇幅来处理光的散射问题，从瑞利散射到米氏散射的数学模型，都有详尽的论述，并且清晰地指出了每种模型适用的物理条件范围，这一点对进行大气光学或材料表征的研究人员极其重要。当然，这本书的缺点也十分明显——它的更新速度相对较慢。虽然基础理论是永恒的，但在诸如超材料或光子晶体等快速发展的领域，书中提供的实例和前沿进展略显滞后。不过，瑕不掩瑜，对于构建扎实的电磁光学基础而言，它无疑是目前市场上最值得投资的著作之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书在学术界的影响力是毋庸置疑的，它几乎是所有高级光学研究生的标配。我参加过几次跨学科的研讨会，发现不同领域的专家在讨论光与物质相互作用时，引用的理论框架和术语，很多都能追溯到这本书的特定章节。它构建了一个坚实的电磁理论基础，使得光学研究可以脱离早期的“波动说”与“粒子说”的争论，进入一个更加统一的描述体系。从哲学的角度来看，这本书体现了一种对科学真理的不懈追求，它不满足于表面的现象描述，而是致力于挖掘其最底层的物理机制。我个人认为，对于那些希望从事光学理论研究，或者希望深入理解激光物理、光通信等领域核心机制的人来说，这本书是绕不开的“圣经”级别读物。它对复杂偏振态的描述尤其精妙，通过引入琼斯矩阵和穆勒矩阵的详细推导，让原本模糊的偏振概念变得可视化和可量化，这对于处理现实世界中带损耗、非理想的偏振元件至关重要。