MATLAB仿真及其在光學課程中的應用(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍章芳，王小發，席兵，羅元 著

圖書標籤:

• MATLAB
• 仿真
• 光學
• 教育
• 課程
• 應用
• 數值計算
• 科學計算
• 工程
• 高等教育

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512426030

版次：1

商品編碼：12352462

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-04-01

用紙：膠版紙

編輯推薦

MATLAB仿真及其在光學課程中的應用(第2版)

重慶郵電大學鬍章芳教授的MATLAB與光學課程結閤的學習參考書，實例多，代碼全，輔以課件和習題答案，可供教師教學參考、學生自學相關課程用。

內容簡介

MATLAB仿真及其在光學課程中的應用(第2版)

本書結閤光學類課程的特點,主要介紹MATLAB在“光學原理”“信息光學”“光電圖像處理”等課程中的應用。本書在結構上包括三個部分,共6章。第一部分為語言篇,包括第1章和第2章,是MATLAB基礎部分,主要介紹MATLAB語言的基本語法、計算功能、編程基本方法和繪圖功能。第二部分為應用篇,包括第3~5章,講述MATLAB在光學類課程中的應用。其中,第3章介紹瞭MATLAB在光學原理課程中的應用;第4章介紹瞭MATLAB在信息光學課程中的應用;第5章介紹瞭MATLAB在“光電圖像處理”課程中的應用。第三部分為課程設計綜閤實例,包括第6章,演示瞭光學實踐教學中MATLAB係統仿真的應用。

本書特點:由淺入深,結構層次清楚;緊扣專業,仿真實例豐富,針對性強;語言精練,通俗易懂。

本書可作為高等院校光學、光學工程、光電信息科學與工程、電子科學技術等相關專業本科生和研究生學習專業知識的輔助教材、參考書和仿真實驗指導書,也可供相關專業的教師和科技工作者參考。對參加相關課程設計和畢業設計的讀者來說,書中所給實例有一定的參考價值。

作者簡介

鬍章芳，女，重慶郵電大學教授，碩士生導師，1994年畢業於電子科技大學，先後講授過“MATLAB及其工程應用”“通信係統仿真”“計算機輔助光電係統設計”等課程；從事光電信息處理方麵的教學與科學研究，主持與參加省部級以上科研與教改項目10餘項，發錶科研與教改論文30餘篇。

內頁插圖

前言/序言

《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用》作為光學、光學工程、光電信息科學與工程、電子科學技術等相關專業本科生和研究生學習專業知識的輔助教材、參考書和仿真實驗指導書,自2015年由北京航空航天大學齣版社齣版以來,受到很多高校師生的歡迎。去年底齣版社告知已無庫存,希望再版,以適應讀者的需求。

本次修訂基本保留瞭第一版的體係和風格,采用MATLAB R2017a版軟件,適當增加一些作者近年來的最新設計實例,對第一版的錯漏地方做瞭勘誤和更正。

本書由鬍章芳、王小發、席兵、羅元共同編寫完成。本書再版時,程彩、肖航、漆保淩、曾林全、付亞琴、張傑、徐軒、劉鵬飛、程亮等做瞭部分的資料查閱、插圖製作、文字校對和編排工作,在此對他們的辛勤付齣錶示感謝!

由於作者水平有限,書中缺點、錯誤仍在所難免,懇請新老讀者批評指正。

編 者

2018年1月

《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用》（第二版） 內容概述 本書旨在為學習光學課程的學生和研究人員提供一套全麵、實用的MATLAB仿真工具。通過結閤理論講解與實際案例，本書將引導讀者深入理解光學現象的本質，並掌握利用MATLAB進行數值模擬和可視化分析的方法。第二版在原有基礎上進行瞭內容更新和拓展，更加貼閤當前光學研究的前沿進展和教學需求。 第一部分：MATLAB基礎與光學仿真入門 本部分將為讀者打下堅實的MATLAB編程基礎，並介紹光學仿真的一些基本概念和方法。 第一章 MATLAB基礎： MATLAB環境介紹： 熟悉MATLAB的命令行窗口、編輯器、工作區、當前文件夾等基本界麵元素，瞭解其在科學計算中的地位和優勢。 基本語法與數據類型： 掌握變量的定義與賦值，掌握數值（整型、浮點型）、字符型、邏輯型等基本數據類型的使用。 運算符與錶達式： 學習算術運算符、關係運算符、邏輯運算符以及它們的組閤使用，理解錶達式的求值過程。 控製流程語句： 掌握`if-else-end`、`switch-case-end`等條件判斷語句，學習`for`、`while`等循環語句的嵌套與應用，理解程序執行的邏輯。 函數編程： 學習如何定義和調用自定義函數，掌握函數參數的傳遞機製，理解函數的作用域，提升代碼的模塊化和復用性。 繪圖基礎： 介紹MATLAB強大的繪圖功能，學習`plot`、`scatter`、`bar`等基本二維繪圖函數，掌握坐標軸標簽、標題、圖例的設置，為後續的光學圖像可視化奠定基礎。 矩陣與嚮量運算： 深入理解MATLAB作為矩陣運算軟件的特性，學習嚮量和矩陣的創建、加減乘除、轉置、逆等運算，以及元素級運算和矩陣運算的區彆。 數值計算工具箱簡介： 簡單介紹MATLAB豐富的工具箱，例如用於數值積分、微分、方程求解等的函數，為後續光學問題提供數值計算方法。 第二章 光學仿真基本概念： 物理模型的數學描述： 探討如何將光學現象轉化為數學方程，例如波動方程、幾何光學方程等。 數值模擬的原理： 介紹離散化、差分、有限元等數值求解方法的基本思想，理解數值解與解析解的區彆。 光學仿真軟件概覽： 簡要介紹除瞭MATLAB之外的一些專業光學仿真軟件（如Zemax, Lumerical, COMSOL等），並強調MATLAB在教學和靈活研究中的獨特優勢。 仿真流程設計： 講解一個完整的仿真項目通常包含的步驟：問題定義、模型建立、參數設置、仿真運行、結果分析與可視化。 誤差分析與精度控製： 討論數值模擬中可能齣現的誤差來源（截斷誤差、捨入誤差），以及如何通過調整參數來控製仿真精度。 第二部分：幾何光學仿真與應用 本部分將專注於使用MATLAB模擬幾何光學的基本原理和現象，包括光綫的傳播、成像、衍射等。 第三章 幾何光學基礎與光綫追跡： 斯涅爾定律與全反射： 利用MATLAB模擬不同介質界麵上的光綫摺射和反射過程，可視化不同入射角下的齣射情況，驗證斯涅爾定律。 反射鏡與透鏡的光綫追跡： 編寫MATLAB程序實現平麵鏡、球麵鏡、柱麵鏡以及薄透鏡的光綫追跡算法。 成像原理仿真： 模擬物體在透鏡或鏡麵係統成像的過程，繪製光綫追跡圖，計算像的位置和大小。 非球麵鏡與棱鏡係統： 拓展到更復雜的元件，如非球麵鏡和多棱鏡係統，演示如何進行復雜光路的設計與分析。 像差分析入門： 介紹球差、彗差、像散等基本幾何像差的概念，並嘗試用仿真來展示這些像差對成像質量的影響。 第四章 幾何光學成像係統仿真： 顯微鏡與望遠鏡係統： 構建簡化的顯微鏡和望遠鏡模型，通過光綫追跡分析其放大率、視場等關鍵參數。 相機鏡頭模擬： 簡化相機鏡頭模型，研究不同焦距、光圈對成像的影響。 自由麯麵光學元件設計初步： 介紹如何利用MATLAB對自由麯麵進行參數化描述，並進行初步的光綫追跡分析。 係統設計與優化： 結閤實際應用場景，引導讀者思考如何利用MATLAB仿真來優化光學係統的設計參數，以滿足特定的性能指標。 第五章 衍射現象的幾何光學近似： 惠更斯原理與菲涅爾衍射： 介紹惠更斯原理，並嘗試用幾何光學的方法來近似描述衍射現象，例如光波遇到障礙物邊緣的近似傳播。 夫琅禾費衍射仿真： 模擬單縫、雙縫、圓孔等夫琅禾費衍射圖樣，通過改變縫寬、縫間距、波長等參數，觀察衍射條紋的變化。 衍射圖案的數學建模： 將衍射現象對應的數學公式（如三角函數、傅裏葉變換等）轉化為MATLAB代碼進行計算和可視化。 衍射極限的理解： 通過仿真展示衍射對成像分辨率的限製作用。 第三部分：波動光學仿真與應用 本部分將深入探討波動光學中的乾涉、衍射、偏振等現象，並利用MATLAB進行數值模擬。 第六章 波動光學基礎與乾涉仿真： 光的乾涉原理： 迴顧楊氏雙縫乾涉、邁剋耳孫乾涉儀等經典乾涉實驗的原理。 相乾性與相差： 討論相乾性和相差在乾涉中的作用，並嘗試在仿真中模擬不同相乾性光源對乾涉條紋的影響。 雙縫乾涉仿真： 精確模擬雙縫乾涉的強度分布，計算條紋間距，分析波長、縫寬、縫間距等因素對乾涉條紋的影響。 多縫乾涉與光柵衍射： 模擬多縫乾涉和光柵衍射，分析其衍射峰的特點。 薄膜乾涉仿真： 模擬肥皂泡、油膜等薄膜乾涉現象，觀察不同厚度和入射角的乾涉效果。 第七章 衍射理論的波動光學解釋： 菲涅爾衍射的積分方法： 介紹菲涅爾衍射積分的數學形式，並討論其在MATLAB中的數值計算方法，例如使用FFT（快速傅裏葉變換）進行計算。 惠更斯-菲涅爾原理的仿真實現： 利用惠更斯-菲涅爾原理，模擬光波通過任意形狀的孔徑或障礙物後的傳播。 衍射的數值模擬： 仿真各種衍射現象，如單縫、雙縫、圓孔、矩形孔的夫琅禾費衍射，以及更復雜的衍射現象。 衍射光學元件（DOE）仿真入門： 介紹衍射光學元件的基本概念，並嘗試用MATLAB模擬其衍射效果，為DOE的設計與分析提供基礎。 第八章 偏振光學仿真： 光的偏振狀態： 介紹綫偏振、圓偏振、橢圓偏振等不同偏振狀態。 瓊斯矩陣與斯托剋斯嚮量： 講解瓊斯矩陣描述綫偏振光的變換，以及斯托剋斯嚮量描述任意偏振光的數學工具。 偏振元件的仿真： 模擬偏振片、波片（半波片、四分之一波片）等偏振元件對不同偏振光的調製作用。 反射與摺射中的偏振： 模擬光的反射和摺射過程中偏振狀態的變化，如菲涅爾方程在偏振分析中的應用。 偏振成像初步： 探討如何利用偏振信息進行成像，例如在可見光或紅外成像中的應用。 第四部分：現代光學仿真技術與案例 本部分將介紹一些更高級的光學仿真技術，並結閤實際應用案例，展示MATLAB在解決復雜光學問題中的能力。 第九章 傅裏葉光學與圖像處理： 傅裏葉變換在光學中的應用： 深入講解傅裏葉變換在描述衍射、成像、信息傳輸等方麵的作用。 光學係統的頻率域分析： 利用MATLAB對光學係統的傳遞函數（OTF）進行計算和分析。 光學圖像的傅裏葉變換： 對光學圖像進行傅裏葉變換，分析圖像的空間頻率成分。 圖像增強與濾波： 利用傅裏葉變換進行圖像的低通、高通濾波，實現圖像去噪和銳化。 全息術基礎仿真： 介紹全息術的原理，並嘗試用MATLAB模擬全息圖的生成和再現過程。 第十章 光傳輸模擬與光縴光學： 光在介質中的傳播： 模擬光波在不同摺射率分布介質中的傳播，例如利用角譜傳播方法。 光縴傳輸仿真： 模擬單模光縴和多模光縴中的光信號傳輸，研究模式色散、材料色散等對信號的影響。 光縴耦閤仿真： 模擬光源與光縴的耦閤效率，分析不同耦閤方式的優缺點。 非綫性光學初步： 簡要介紹非綫性光學現象，如自聚焦、二次諧波産生等，並討論其在MATLAB中的初步建模思路。 第十一章 激光與非綫性光學仿真： 激光器模型仿真： 建立簡化的激光器模型，模擬激光腔內的模式分布和增益過程。 激光束傳播分析： 模擬高斯光束、厄米-高斯光束等的傳播，研究光束質量和光斑大小的變化。 非綫性光學效應的數值模擬： 嘗試用MATLAB模擬非綫性晶體中的二次諧波産生（SHG）、三次諧波産生（THG）等過程。 光參量振蕩器（OPO）仿真入門： 簡要介紹OPO的工作原理，並提供其MATLAB仿真建模的思路。 第十二章 光學傳感器與成像係統仿真： CCD/CMOS傳感器的模型： 建立簡化的CCD或CMOS成像傳感器模型，模擬光信號到電信號的轉換過程。 光學顯微成像仿真： 模擬不同類型顯微鏡（如明場、暗場、相襯、熒光顯微鏡）的成像過程。 光學相乾層析成像（OCT）仿真： 介紹OCT的基本原理，並嘗試用MATLAB模擬其乾涉信號的獲取和圖像重建。 計算成像技術初步： 探討如何結閤計算和光學成像，實現一些特殊成像功能，如超分辨率成像。 附錄 A 常用MATLAB函數匯總 B 光學仿真常見問題解答 C 參考文獻 本書特點 理論與實踐並重： 每一章都從基礎理論齣發，深入淺齣地講解光學原理，並提供詳細的MATLAB仿真代碼示例，讓讀者在實踐中鞏固理論知識。 循序漸進的學習路徑： 從MATLAB基礎到幾何光學，再到波動光學，最後擴展到現代光學仿真技術，學習路徑設計閤理，易於讀者逐步掌握。 豐富的仿真案例： 涵蓋瞭光學課程中的核心實驗和典型光學現象，力求通過仿真讓讀者對抽象的光學概念有直觀的認識。 代碼注釋詳盡： 提供的MATLAB代碼都有詳細的注釋，方便讀者理解每一行代碼的含義和作用。 第二版內容更新： 增加瞭關於計算成像、非綫性光學仿真等前沿內容的介紹，使本書更具時效性和實用性。 麵嚮廣泛讀者： 適閤大學本科生、研究生以及從事光學研究的科研人員。 本書的齣版，旨在為光學教育和研究提供一個強大而靈活的仿真平颱，幫助讀者在掌握光學理論的同時，也具備獨立進行光學仿真分析的能力，從而更好地探索光學世界的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

評價三： 說實話，拿到《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用（第2版）》這本書時，我並沒有抱太大的期望，畢竟市麵上關於MATLAB仿真的書籍很多，質量參差不齊。然而，這本書的齣色之處在於其對光學基礎知識的掌握和對MATLAB仿真技術的靈活運用達到瞭一個很高的水準。作者在講解光學原理時，語言通俗易懂，沒有過多堆砌晦澀難懂的術語，這對於我這種非物理專業背景的讀者來說非常友好。更重要的是，書中大量的仿真實例，讓我能夠擺脫純理論的束縛，親身體驗光學現象的生成過程。從幾何光學中的成像原理，到波動光學中的衍射和乾涉，再到更復雜的偏振和散射，作者都提供瞭詳實的代碼和詳細的操作步驟。我尤其喜歡書中關於如何優化仿真參數，以及如何通過仿真來驗證理論模型的章節，這不僅提升瞭我的動手能力，也鍛煉瞭我的科學思維。這是一本真正能夠幫助讀者將理論知識轉化為實際操作技能的書籍。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 作為一名對光學領域充滿好奇心的愛好者，我一直渴望能夠通過一些更直觀的方式來學習和探索。這本書《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用（第2版）》就像是一扇通往光學世界的大門，為我打開瞭全新的視角。我一直對光的波動性感到著迷，而書中關於衍射和乾涉的仿真部分，讓我得以親眼“看見”這些微觀世界的奇妙景象，並且能夠通過調整參數來觀察它們的變化。作者的講解方式非常接地氣，即使是對MATLAB初學者來說，也不會感到過於畏難。代碼的編寫風格清晰明瞭，注釋也非常到位，讓我能夠一步步跟著操作，從中獲得成就感。我特彆喜歡書中關於如何利用仿真來理解光學現象背後的物理原理的部分，這不僅僅是停留在“知道怎麼做”的層麵，更是引導我們去“理解為什麼”。這本書的價值在於它能夠激發學習者的興趣，培養探索精神，並且能夠將抽象的理論轉化為具體的實踐體驗，這對於任何一個想要深入瞭解光學的人來說，都具有不可估量的意義。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 初次翻閱這本《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用（第2版）》，我便被其嚴謹的學術態度和清晰的邏輯結構所摺服。書中的每一個章節都像是一次精心設計的實驗，從理論推導到仿真實踐，環環相扣，層層遞進。對於我這個光學領域的初學者來說，理解那些抽象的光學概念著實需要花費一番心力。然而，這本書通過MATLAB強大的仿真能力，將這些概念具象化，使得我能夠直觀地觀察光的傳播、衍射、乾涉等現象，並且能夠親手操控仿真參數，探索不同條件對光學係統的影響。這不僅僅是理論知識的簡單傳遞，更是一種思維方式的引導。我特彆欣賞作者在介紹仿真步驟時，提供瞭詳盡的代碼片段和詳細的解釋，即使我對MATLAB不太熟悉，也能照葫蘆畫瓢地完成操作。而且，書中對仿真結果的分析也相當到位，不僅給齣瞭如何解讀數據的建議，還引導我們思考仿真結果的物理意義，這對於鞏固和深化理解至關重要。我期待著能夠通過這本書，在光學研究的道路上走得更遠。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 我是一名大學的教師，一直在尋找一本能夠有效輔助教學的MATLAB仿真類書籍，來幫助我的學生更好地理解和掌握光學課程的知識。這本書《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用（第2版）》正是我的不二之選。它在保持光學理論完整性的前提下，將MATLAB仿真作為一種強大的教學工具來呈現。書中每個章節的仿真案例都設計得非常巧妙，能夠直觀地展示抽象的光學概念，例如透鏡的成像特性、光柵的衍射條紋形成、光的偏振狀態等。我看到作者在講解代碼時，思路清晰，易於理解，並且提供瞭大量的注釋，這對於指導學生進行自主學習非常有幫助。此外，書中對仿真結果的討論和分析，也為我提供瞭豐富的教學素材和討論話題，能夠引導學生進行更深層次的思考。這本書的齣現，極大地豐富瞭我的教學手段，我相信它能幫助我的學生更紮實地掌握光學知識，並且對MATLAB仿真技術産生濃厚的興趣。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 作為一名已經涉足光學領域一段時間的研究生，我一直在尋找一本能夠將理論與實踐緊密結閤的參考書。這本書無疑滿足瞭我的需求。《MATLAB仿真及其在光學課程中的應用（第2版）》在保留光學核心理論的基礎上，深入挖掘瞭MATLAB在光學仿真中的潛力。我尤其關注書中關於某些高級光學現象的仿真案例，例如非綫性光學效應和光縴通信係統的建模，這些都是我目前研究中遇到的難題。作者並沒有止步於基礎的物理原理，而是巧妙地將數學模型轉化為可執行的MATLAB代碼，並通過一係列仿真實驗，展示瞭如何分析復雜的光學係統。書中的圖示清晰直觀，仿真麯綫的繪製和解讀也十分專業，這為我後續的研究提供瞭寶貴的範例。我驚喜地發現，書中還探討瞭一些前沿的光學技術，這讓我能夠緊跟學術發展的步伐。總的來說，這本書的深度和廣度都令我印象深刻，它不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，指引我在光學研究的迷宮中前行。

評分☆☆☆☆☆

書的內容豐富，翔實。好評。

評分☆☆☆☆☆

很好很強大，價格實惠，物廉價美

評分☆☆☆☆☆

速度快，服務好！！！

評分☆☆☆☆☆

蠻厚的一本，內容豐富，不錯

評分☆☆☆☆☆

我裝的2016amatlab，和這個版本好像不太一樣，不過沒關係，書不錯

評分☆☆☆☆☆

電磁波數值計算參考書，案例很細緻

評分☆☆☆☆☆

做項目要用的，內容很好，值得一看。

評分☆☆☆☆☆

是正版，圖片看的比較清晰。

評分☆☆☆☆☆

這一類書很實用，例子解析清楚，程序對工作幫助很大！不生搬硬套，實用性強！