新概念物理教程 光学 面向21世纪课程教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵凯华 著，赵凯华 编，赵凯华 译

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040155624

商品编码：27489133807

开本：16

新概念物理教程——光学
	定价	39.70
	出版社	高等教育出版社
	版次	1
	出版时间	2004年11月
	开本	16
	作者	赵凯华
	装帧	平装
	页数	406
	字数
	ISBN编码	9787040155624

本书是“十五” 规划教材和面向21世纪课程教材，是《新概念物理教程》的 后一部。本书是作者多年教学经验的总结，是在其原来编写的《光学》的基础上改写而成的。在编写思想上，本书与已出的几本书是一脉相承的，即用现代的观点审视、选择和组织好传统的教学内容；适当地为物理学前沿打开窗口和安装接口；通过知识的传授提高科学素质和能力。考虑到现在中学教改的情况，作者仍将几何光学的内容作为 修内容写入书中。 本书可作为物理类专业光学课程的教材或参考书，也可供其他专业和社会读者阅读。

dy章 光和光的传播

§1．光和光学

1．1 光的本性

1．2 光源与光谱

1．3 光学的研究对象、分支与应用

§2．光的几何光学传播规律

2．1 几何光学三定律

2．2 全反射

2．3 棱镜与色散

2．4 光路的可逆性原埋

§3．惠更斯原理

3．1 波的几何描述

3．2 惠更斯原理的表述

3．3 对反射定律和折射定律的解释

3．4 直线传播问题

§4．费马原理

4．1 光程

4．2 费马原理的表述

4．3 由费马原理推导几何光学三定律

§5．光度学基本概念

5．1 辐射能通量和光通量

5．2 发光强度和亮度

5．3 余弦发光体和定向发光体

5．4 照度

5．5 光度学单位的定义

本章提要

思考题

习题

第二章 几何光学成像

§1．成像

1．1 实像与虚像实物与虚物

1．2 物方和像方物与像的共轭性

1．3 物像之间的等光程性

1．4 等光程面

§2．共轴球面组傍轴成像

2．1 光在单个球面上的折射

2．2 轴上物点成像焦距、物像距公式

2．3 傍轴物点成像与横向放大率

2．4 逐次成像

2．5 拉格朗日-亥姆霍兹定理

§3．薄透镜

3．1 焦距公式

3．2 成像公式

3．3 密接透镜组

3．4 焦面

3．5 作图法

3．6 透镜组成像

§4．理想光具组理论

4．1 理想成像与共线变换

4．2 共轴理想光具组的基点和基面

4．3 物像关系

4．4 理想光具组的联合

§5．光学仪器

5．1 投影仪器

5．2 照相机

5．3 眼睛

5．4 放大镜和目镜

5．5 显微镜

5．6 望远镜

5．7 棱镜光谱仪

§6．光阑

6．1 孔径光阑入射光瞳和出射光瞳

6．2 视场光阑入射窗和出射窗

§7．像差

7．1 像差概述

7．2 球面像差

7．3 彗形像差

7．4 正弦条件和齐明点

7．5 像散和像场弯曲

7．6 畸变

7．7 色像差

7．8 小结

……

第三章 干涉

第四章 衍射

第五章 变换光学与全息照相

第六章 偏振

第七章 光与物质的相互作用 光的量子性

附录A 傅里叶变换 波包的速度

附录B 物理常量

习题答案

索引

《光之探索：超越经典，逐梦未来》 内容梗概： 本书旨在为读者开启一段穿越光学宏伟殿堂的旅程，深入探寻光的本质、传播规律以及其在现代科学技术中的非凡应用。我们不局限于传统的光学理论，而是以前瞻性的视角，带领读者一同审视光学领域在21世纪的最新发展和未来趋势。全书以严谨的科学态度，结合生动形象的阐释，力求在传授知识的同时，激发读者对光学的浓厚兴趣和深入探索的欲望。 第一篇：光之初探——经典光学基石 本篇将读者带回光学思想的源头，从古希腊哲学家对光线直线传播的朴素认识，到牛顿的微粒说与惠更斯的光波说之争，勾勒出光学理论发展的历史脉络。我们将详细讲解几何光学的基础，包括光的反射和折射定律，并深入探讨透镜和反射镜的成像原理。通过对各种光学元件的分析，读者将理解如何利用它们构建各种成像系统，如照相机、望远镜和显微镜。 光的传播： 我们将从最基本的几何光学出发，解释光在均匀介质中沿直线传播的特性，并引入光线的概念。随后，我们将详细阐述光的反射定律，包括入射角、反射角和反射平面之间的关系，并通过大量实例说明平面镜和球面镜的成像特点，例如虚像和实像的区别，放大与缩小的成像情况。 光的折射： 紧接着，我们将深入讲解光的折射现象，以及斯涅尔定律（Snell's Law）的数学形式和物理意义。我们将分析光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向发生改变的原因，并探讨全反射现象及其在光纤通信等领域的关键应用。 成像原理： 本节将聚焦于透镜的成像原理，详细讲解凸透镜和凹透镜的成像特性，包括焦距、物距、像距之间的关系，以及各种成像公式的应用。我们将通过绘制光路图，直观地展示不同位置物体的成像情况，并分析其放大率和虚实性质。此外，我们还将探讨组合透镜系统的成像特性，为理解复杂光学仪器奠定基础。 光学仪器： 结合前述的成像原理，我们将介绍几种经典的光学仪器，例如简单的放大镜、显微镜和望远镜。我们将分析这些仪器如何利用透镜的组合来放大或缩小物体，以及如何实现远距离的观测。通过对这些仪器的剖析，读者将能更深刻地理解光学定律在实际应用中的威力。 第二篇：光的波动性——超越直观的视角 进入本篇，我们将超越几何光学对光的粒子性描述，揭示其更为深刻的波动本质。我们将从光的干涉现象入手，解释相干光波叠加时产生的明暗条纹，并介绍杨氏双缝干涉实验及其对光波动说的有力证明。随后，我们将深入探讨光的衍射，理解光波在遇到障碍物或孔缝时发生的弯曲和散开现象，以及夫琅琅费衍射和菲涅尔衍射的区别。最后，我们将简要介绍光的偏振，揭示光波电矢量振动方向的特殊性，以及偏振光在液晶显示、3D电影等技术中的应用。 光的干涉： 本节将详细讲解光的干涉原理，重点阐述相干光波的叠加是产生干涉条纹的前提。我们将通过分析杨氏双缝干涉实验，深入剖析不同光程差导致的光的增强（相长干涉）和减弱（相消干涉）的条件。我们将推导干涉条纹的间距公式，并介绍薄膜干涉、迈克尔逊干涉仪等实际应用。 光的衍射： 我们将介绍光的衍射现象，即光波在传播过程中遇到障碍物边缘或小孔时，会发生偏离直线传播的现象。我们将区分夫琅琅费衍射（远场衍射）和菲涅尔衍射（近场衍射），并重点讲解单缝衍射、双缝衍射和光栅衍射的条纹特点和分布规律。衍射理论对于理解光学仪器的分辨率具有至关重要的意义。 光的偏振： 在本节中，我们将阐述光的偏振现象，即光波的电矢量振动方向的非随机分布。我们将介绍自然光、线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的区别，并探讨马吕斯定律（Malus's Law）和布儒斯特定律（Brewster's Law）。偏振光学在分析材料光学性质、控制光强以及制造各种光学器件方面发挥着重要作用。 第三篇：光与物质的交互——现代光学的新领域 本篇将引领读者进入现代光学更为广阔和前沿的领域，探索光与物质之间更为复杂而奇妙的相互作用。我们将从光与原子、分子的相互作用谈起，介绍光的吸收、发射和散射现象，并引出光谱学的基本概念。随后，我们将深入探讨非线性光学，理解强光场下介质光学性质的改变，以及倍频、参量放大等非线性光学效应。最后，我们将触及量子光学，揭示光的量子化本质，介绍光子、量子纠缠等概念，并展望量子光学在量子计算、量子通信等颠覆性技术中的潜力。 光与原子/分子： 我们将解释光子如何被原子或分子吸收，导致电子跃迁到更高的能级，以及原子或分子如何通过发射光子回到较低能级。我们将介绍光的吸收光谱和发射光谱，并阐述光谱学在物质成分分析、天体物理研究等领域的重要性。此外，我们还将介绍光的散射现象，如瑞利散射和拉曼散射。 非线性光学： 在本节中，我们将探讨当光强达到一定程度时，介质的折射率等光学参数会随光强变化的非线性光学现象。我们将重点介绍二次谐波产生（SHG）、三次谐波产生（THG）等倍频效应，以及光参量放大（OPA）等技术。这些非线性光学效应是实现激光调频、高次谐波产生等重要应用的基础。 量子光学： 本篇的压轴内容将是对光的量子本质的深入探索。我们将介绍普朗克量子假说和爱因斯坦的光量子理论，理解光能量的不连续性。我们将深入探讨光子的概念，以及光子与经典电磁波的区别。我们将简要介绍量子纠缠现象，并展望量子光学在量子信息科学、量子通信和量子计算等前沿领域所蕴含的巨大潜力。 第四篇：光学的未来展望——21世纪的无限可能 在本书的最后篇章，我们将聚焦于光学领域在21世纪的最新发展和未来趋势，勾勒出光学技术如何以前所未有的方式塑造我们的未来。我们将探讨超材料光学，理解如何通过设计人工微结构来实现对光场的精确调控，从而实现负折射、隐身衣等神奇功能。我们将深入了解光子晶体，探索其在光信息处理、新型激光器等方面的应用前景。此外，我们还将关注生物光学，研究光在生命过程中的作用，以及光学技术在医学诊断、治疗等领域的创新应用。最后，我们将展望集成光学、纳米光学等新兴领域，展望光学技术如何与人工智能、生物技术等深度融合，开启更加智能、便捷、美好的未来。 超材料光学： 本节将介绍超材料的概念，即通过人工设计具有亚波长结构单元的材料，实现自然界不存在的电磁学特性。我们将重点讨论负折射、完美透镜、电磁隐身衣等基于超材料的奇特光学现象，并分析其潜在应用。 光子晶体： 我们将介绍光子晶体的概念，这是一种在空间周期性变化的介质，可以调控光子的传播。我们将探讨其带隙结构、光子局域化效应，以及在光通信、光计算、新型激光器等领域的应用潜力。 生物光学： 本篇将聚焦于光学与生命科学的交叉领域。我们将探讨生物体内的光学现象，如生物发光、视觉感知等，并介绍光学技术在医学成像（如OCT、荧光显微镜）、光动力疗法、基因编辑等方面的应用。 新兴领域与前沿展望： 我们将简要介绍纳米光学（研究纳米尺度下光与物质的相互作用）、集成光学（将光学器件集成到芯片上）、计算光学（利用计算方法模拟和优化光学系统）等前沿领域。最后，我们将对光学未来的发展方向进行展望，强调光学技术在推动科学进步、解决社会挑战方面的核心作用。 本书不仅是一本光学知识的教科书，更是一扇通往光学奇妙世界的窗口。我们希望通过对这些内容的深入浅出地讲解，能够激发读者对光学前沿问题的思考，培养严谨的科学思维，为他们在未来的学习和研究中打下坚实的基础，并鼓励他们为光学科学的进步贡献自己的力量。

评分☆☆☆☆☆

我一直对光学领域感到好奇，但市面上很多相关的书籍要么过于浅显，要么过于晦涩。这本书恰好填补了这一空白。它在保持学术严谨性的同时，语言表达却相当生动有趣。作者在讲解一些复杂的光学现象时，经常会使用一些生活化的例子，或者形象的比喻，让抽象的理论变得触手可及。例如，在解释光的偏振时，作者就巧妙地引用了百叶窗的原理，让我瞬间明白了偏振光的本质。而且，这本书在介绍一些前沿的物理概念时，也没有回避其不确定性和争议性，而是以一种开放的态度，引导读者去思考和探索。这让我觉得，这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种科学探究精神。

评分☆☆☆☆☆

读了这本书，感觉自己对光学的理解被彻底颠覆了。它不是那种告诉你“怎么做”的书，而是教你“为什么这样做”的书。作者在梳理光学知识体系时，展现出了非凡的洞察力，将看似零散的知识点，通过严密的理论框架串联起来，形成了一个有机整体。我印象最深刻的是关于光量子理论的部分，它将物理学的两个基石——波动说和粒子说——巧妙地融合，解释了光电效应等一系列经典难题。这种理论的高度统一和解释力的强大，让我对物理学的美感有了更深的体会。此外，书中还穿插了大量历史背景和科学家的故事，这使得学习过程不再枯燥，而是充满人文色彩。我甚至觉得，这本书不仅仅是一本教材，更是一部光学发展史的缩影，它让我看到了人类在探索未知过程中所付出的艰辛与智慧。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我既兴奋又充满挑战的物理教材。初次翻开，就被其严谨的逻辑和深刻的洞察力所吸引。它并没有停留在对光学现象的简单描述，而是深入到光与物质相互作用的本质，从微观粒子的量子行为到宏观电磁波的传播特性，都做了详尽而精妙的阐述。我尤其喜欢它在讲解干涉和衍射时，不仅仅给出公式，更通过大量生动的类比和图形，帮助我理解那些抽象的概念。比如，在解释惠更斯原理时，作者巧妙地将光波前比作水波，使得我这个初学者也能轻松把握波动的叠加和传播过程。而且，书中对现代光学技术，如激光、全息术的介绍，更是让我看到了光学在实际应用中的巨大潜力，激发了我进一步探索的兴趣。虽然有些章节对数学的要求比较高，但我相信，只要我认真研读，克服困难，一定能在这本书的引导下，对光学有一个质的飞跃。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排和内容设计，着实让我眼前一亮。它采取了一种螺旋式上升的学习方式，从基础的几何光学入手，逐步深入到波动光学，再到量子光学，层层递进，环环相扣。这种结构的好处在于，当你遇到难以理解的概念时，往往可以在后面的章节找到更深入的解释，或者通过前面已经掌握的知识来辅助理解。我很欣赏作者在引入新概念时，总会先给出一些直观的物理图像，然后再引入数学模型，避免了直接被公式淹没的风险。书中大量的例题和习题，难度梯度合理，既有巩固基础的，也有挑战思维的，这为我的学习提供了很好的实践平台。我特别喜欢那些设计巧妙的习题，它们能有效地检验我是否真正理解了概念，而不仅仅是记忆了公式。

评分☆☆☆☆☆

对于想要深入理解光学的读者来说，这本书绝对是一本不可多得的宝藏。它在内容上极为丰富，涵盖了从基础的光的传播、成像，到更复杂的干涉、衍射、偏振，再到量子光学和现代光学器件等多个方面。作者在论述过程中，逻辑清晰，条理分明，使得整个学习过程顺畅而高效。我尤其欣赏书中对数学工具的运用，它并不是为了炫技，而是为了更精确地描述和解释物理现象，并且在必要时，会给出详细的推导过程，帮助读者理解数学公式的来龙去脉。此外，书中还对一些重要的光学实验进行了深入的介绍，这让我有机会了解这些经典实验是如何一步步揭示光学奥秘的，让我对科学研究的严谨性有了更深的认识。