数学模型方法及应用

数学模型方法及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:重庆大学出版社
作者:熊启才
出品人:
页数:171
译者:
出版时间:2005-3
价格:18.00元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787562428800
丛书系列:
图书标签:
  • 数学模型
  • 应用数学
  • 建模方法
  • 优化算法
  • 数值分析
  • 科学计算
  • 工程数学
  • 高等教育
  • 理工科
  • 教材
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具体描述

《现代光学导论》 内容简介 本书旨在为物理学、工程学以及相关交叉学科的本科生和研究生提供一个全面而深入的现代光学理论与应用基础。全书内容覆盖了从经典波动光学到现代量子光学的重要分支,力求在概念清晰、数学严谨与工程实用性之间取得完美的平衡。 第一部分:基础光学与电磁波理论 本部分首先回顾并深化了麦克斯韦方程组在介质中的应用,为后续的波动光学建立坚实的电磁场基础。重点探讨了平面波、球面波的传播特性,以及光在不同边界条件下的反射、折射定律(包括斯涅尔定律的完整推导)。 1.1 电磁场基础与波动方程 详细阐述了各向同性、各向异性介质中的本构关系,推导了亥姆霍兹方程在频域中的形式。深入讨论了电磁波的坡印廷矢量、能量密度以及波的传播方向与电场、磁场矢量的关系。 1.2 几何光学回顾与分析 虽然本书侧重波动光学,但仍对几何光学进行了必要的梳理,特别是对成像系统(如透镜组、反射镜)的矩阵光学方法(ABCD矩阵)进行了详尽的讲解,这为理解复杂光学系统的光线追迹提供了基础工具。重点分析了系统的像差,包括球差、彗差、像散、场曲和色差的物理成因及初步的校正思想。 1.3 偏振光学 偏振态的数学描述是本部分的核心。从光的电场矢量演化角度出发,详细讲解了线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光的特性。引入了琼斯矩阵和穆勒矩阵,用以分析光束通过各种光学元件(如波片、偏振片)时的状态变化。特别讨论了自然光、部分偏振光与光的相干性之间的关系。 第二部分:波动光学与衍射理论 本部分将重点转向光的波动本质,探讨光波的叠加、干涉和衍射现象,这是理解现代光学成像和计量学的基础。 2.1 干涉原理与应用 从惠更斯-菲涅耳原理出发,详细分析了光波的相干性(时间相干性与空间相干性)。系统地介绍了双缝干涉、薄膜干涉(牛顿环、迈克耳孙干涉仪)的理论模型和实际应用,并对干涉条纹的对比度(能见度)进行了定量分析。 2.2 衍射理论 本章深入探讨了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射。对单缝衍射、圆孔衍射(艾里斑)以及光栅衍射的强度分布公式进行了严格推导。重点讨论了衍射的“傅里叶光学”视角,揭示了透镜系统与傅里叶变换之间的内在联系,这为后续的成像理论奠定了基础。 2.3 傅里叶光学与成像系统 将波动光学与信号处理理论相结合,系统阐述了光学系统的点扩散函数(PSF)、线扩散函数(LSF)和调制传递函数(MTF)。分析了有限孔径限制对成像质量的影响,并讨论了衍射极限的概念。通过傅里叶变换的视角,清晰地解释了相干成像和非相干成像的数学模型差异。 第三部分:晶体光学与非线性光学 本部分超越了各向同性介质的范畴,进入了描述材料各向异性的晶体光学,并引入了激光技术背后的非线性光学现象。 3.1 双折射与晶体光学 详细解释了单轴晶体和双轴晶体中的光传播特性,引入了折射率椭球的概念。重点讲解了光的双折射现象(如偏光棱镜的工作原理),并对波片的精细设计原理进行了阐述,包括它们如何精确控制光的偏振状态。 3.2 吸收、散射与调制 讨论了光与物质相互作用中的能量损失机制,包括吸收、瑞利散射和米氏散射的理论基础及其在实际介质(如大气、浑浊液体)中的表现。此外,还介绍了声光效应和电光效应,这些是光信号调制的关键技术。 3.3 非线性光学基础 本章概述了高强度光场与物质相互作用时出现的非线性现象。从极化率的张量形式出发,推导了二阶非线性效应(如倍频、和频产生)的耦合波方程。讨论了自聚焦、自相位调制等对超快激光脉冲传播的重要影响。 第四部分:量子光学与光物质相互作用 本部分从量子力学的角度审视光,引入了光子的概念,并探讨了现代光学技术的核心——激光的产生与特性。 4.1 量子力学基础与辐射场 回顾了普朗克黑体辐射定律,引入了爱因斯坦的自发辐射、受激辐射和吸收系数之间的关系(A系数和B系数)。阐述了光子的概念及其与电磁场量子化的初步联系。 4.2 激光原理 系统阐述了激光器的工作原理,包括粒子数反转、光学谐振腔的设计(稳定性和模式结构,如TEM模),以及激光的输出特性(相干性、单色性)。对不同类型的激光器(如气体激光器、半导体激光器)的增益特性进行了比较分析。 4.3 光的探测与噪声 介绍了光电探测器的基本原理,如光电导效应、光电倍增管的工作方式。重点分析了光信号测量中固有的量子噪声来源,包括散粒噪声(Shot Noise)和热噪声,并介绍了如何通过干涉或相干检测技术来减小噪声影响。 总结与展望 本书的结构设计遵循了从宏观经典理论到微观量子现象的逻辑递进。它不仅提供了坚实的理论框架,还通过大量的实例和习题引导读者将理论知识应用于解决实际的光学工程问题,为有志于从事光学、光电子学、精密测量和信息光学等领域研究的读者打下坚实的基础。书中避免了对复杂优化算法和具体数值计算软件操作的赘述,专注于物理机制的深刻理解。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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翻阅这本书的过程,与其说是在学习,不如说是在进行一场智力上的探索。作者的文风非常沉稳、严谨,没有丝毫浮夸的修辞,每一个句子都像是经过精确计算的。我最喜欢的一点是它对**模型假设**的强调。在很多数学模型书籍中,往往只给出了模型的最终形式,而这本书在引入每一个新模型之前,都会详细列举其成立的前提条件和核心假设。这极大地帮助我理解了不同模型的适用边界——为什么这个模型能完美描述弹簧的振动,却完全不适用于描述市场价格的波动。此外,书中对**灵敏度分析**的讨论也极其深入。它不满足于求出一个最优解,更关注在输入参数微小变化时,输出结果会产生多大的波动。这种对不确定性处理的重视,体现了作者深厚的工程背景。阅读过程中,我时常会停下来,思考书中提出的每一个步骤背后的逻辑推导,并尝试在脑海中替换不同的实际场景进行验证。这种互动式的阅读体验,让枯燥的数学符号变得鲜活起来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和字体选择非常舒服,长时间阅读下来眼睛不易疲劳,这在阅读专业性强的教材时是一个非常重要的加分项。内容组织上,它呈现出一种由浅入深的螺旋式上升结构。早期的章节主要集中在描述性的模型,比如差分方程模型和状态空间模型的基础构建。随着章节的深入,它开始引入更具挑战性的内容,比如**随机过程**在系统建模中的应用,以及如何处理时间序列数据。我个人在学习随机建模部分时,感觉遇到了瓶颈,但书中对马尔可夫链和泊松过程的讲解,辅以清晰的概率图示,最终帮助我跨越了这个难关。尤其值得称赞的是,作者在每一章末尾都设计了“思考与练习”部分,这些习题不仅仅是计算题,更多的是开放性的问题,旨在引导读者思考模型参数的物理意义和模型的推广可能性。这使得这本书不仅仅是一本参考手册,更像是一本能引导你持续进步的练习册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常朴实,封面上的文字信息也相当直白,直接点出了其内容核心——“方法与应用”。拿到手里,首先感觉到的是一种厚重感,这通常预示着内容的广度和深度。我特别留意了目录部分,感觉作者的编排逻辑性很强,从基础的建模思想讲起,逐步深入到各种具体的应用领域。例如,对于运筹学、统计学、甚至是某些物理过程的数学描述,书中都给出了详尽的公式推导和实例分析。我发现它在讲解一些复杂的优化问题时,没有过多地陷入纯粹的理论证明,而是更注重如何将现实世界的问题抽象化,并利用已有的数学工具来求解。这一点对于我这种希望将理论知识与工程实践相结合的读者来说,无疑是非常友好的。特别是关于系统仿真和动态过程建模的那几章,配图和案例都非常贴切,让人能清晰地看到数学语言是如何描绘真实世界运行规律的。整体来说,它像是一位经验丰富的导师,耐心地引导你构建解决复杂问题的思维框架,而不是简单地罗列公式。这本书的价值在于培养读者的建模直觉和批判性思维,让人明白“为什么”要用这个模型,而不是仅仅知道“怎么用”这个公式。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期望值本来是比较高的,毕竟这个领域是当前科研和工程领域的热点。初读之下,确实感受到了作者在知识体系构建上的用心。它的结构就像是一张精密的网,将看似分散的数学工具点点相连。我尤其欣赏它在阐述**非线性模型**处理技巧时的细致程度。市面上很多教材在处理复杂非线性系统时,往往会草草带过,或者直接跳到数值解。但这本书花了大量篇幅讨论了如何对系统进行线性化近似,以及在何种条件下可以使用特定的迭代算法。这种对细节的把控,使得即便是初次接触这类问题的读者,也能建立起对模型局限性的基本认识。不过,在某些偏向于**生物信息学**或**金融工程**的应用案例部分,我觉得案例的新鲜度和深度略有不足,感觉更偏向于传统的工业应用模型。如果能在这些新兴交叉领域增加一些前沿的研究方法介绍,例如基于机器学习的混合模型构建,这本书的竞争力会大大增强。总的来说,它是一本非常扎实的工具书,适合作为构建数学建模基础知识的基石。

评分☆☆☆☆☆

从一个初级建模爱好者的角度来看,这本书的难度曲线设置得非常合理,它既能满足对基础概念有了解的人,也能为进阶学习者提供深度挖掘的路径。我注意到作者在讲述**网络流问题**和**图论应用**时,采用了非常直观的图形化解释,这对于理解复杂的拓扑结构至关重要。它没有直接抛出一个复杂的算法,而是先用一个实际的物流分配场景来引导出问题的数学表达,然后再逐步引入最短路径、最大流最小割等核心算法的求解流程。这种“情境驱动”的教学方法,极大地降低了入门的心理门槛。另外,书中对不同模型求解方法的**效率对比**也进行了详尽的比较。例如,比较了两种不同数值积分方法在求解同一微分方程组时的收敛速度和计算资源的消耗。这种实践导向的比较分析,让读者在选择解决方案时,不仅考虑正确性,还会考虑经济性和可行性,这正是优秀应用数学著作的关键特质。这本书确实是搭建起扎实应用数学知识框架的优秀读物。

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印象最深的还是雨中行走2333 毕竟是第一次建的模~

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