《電磁場與電磁波》電子教案 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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isbn號碼:9787894933348

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• 電磁場
• 電磁波
• 電磁學
• 物理學
• 電子教案
• 大學教材
• 理工科
• 高等教育
• 電工學
• 通信原理

圖書簡介： 《現代光學導論：原理與應用》 本書概述 《現代光學導論：原理與應用》是一部全麵而深入的教科書，旨在為物理學、工程學、材料科學等相關專業的本科生和研究生提供紮實的現代光學基礎知識。本書不僅涵蓋瞭經典光學領域的核心理論，更重點突齣瞭近幾十年來迅猛發展的前沿光學技術及其在各個領域的創新應用。我們力求在保持理論嚴謹性的同時，用清晰易懂的語言闡述復雜的物理概念，並通過豐富的實例和例題，幫助讀者構建完整的知識體係。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，共分為十二章，從光的基本性質齣發，層層遞進，逐步深入到量子光學和非綫性光學的前沿領域。 第一部分：幾何光學與波動光學的基石 (第1章至第4章) 第1章：光的本性與電磁波基礎 本章首先迴顧瞭經典電磁理論對光的描述，引入麥剋斯韋方程組在無源介質中的解析。詳細討論瞭平麵波、球麵波的傳播特性，並引入瞭光的波矢、頻率、波長等基本參量。重點闡述瞭光在不同介質界麵上的反射與摺射定律，並引入瞭惠更斯原理，為後續波動光學理論奠定基礎。本章的數學工具側重於矢量分析和傅裏葉變換在波傳播分析中的初步應用。 第2章：光束的傳播與衍射 本章深入探討瞭光波的衍射現象，這是區分幾何光學和波動光學的重要標誌。從夫琅禾費衍射（單縫、圓孔、光柵）的理論推導入手，詳細分析瞭衍射圖案的形成機理和特點。隨後，引入菲涅耳衍射的概念，並討論瞭菲涅耳半影法的應用。關鍵內容包括衍射的角分辨率極限、光柵分光原理及其在光譜分析中的重要性。 第3章：光的乾涉現象 乾涉是波動光學的核心內容之一。本章係統介紹瞭相乾光的概念及其重要性。詳細分析瞭楊氏雙縫乾涉的理論模型，並將其推廣到多縫乾涉（光柵的另一個側麵）。接著，深入探討瞭薄膜乾涉的原理，包括等厚乾涉和等傾乾涉，及其在增透膜、抗反射塗層等技術中的實際應用。最後，討論瞭邁剋爾遜乾涉儀的結構、工作原理及其在測量光波長和檢驗光速恒定性方麵的曆史意義。 第4章：偏振光 本章專注於光的偏振特性。首先解釋瞭自然光、部分偏振光和完全偏振光的描述方式，引入瞭斯托剋斯矢量和穆勒矩陣的概念來量化偏振態。詳細分析瞭綫偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光的産生與轉換過程。重點討論瞭布儒斯特角、馬呂斯定律以及雙摺射現象，包括晶體中的光路和波片（四分之一波片和半波片）的設計與應用。 第二部分：光與物質的相互作用及成像技術 (第5章至第8章) 第5章：光的吸收、散射與輻射 本章關注光與介質相互作用的宏觀現象。詳細闡述瞭朗伯-比爾定律在光吸收度測量中的應用。重點分析瞭瑞利散射和米氏散射，解釋瞭天空呈藍色的物理根源。同時，本章也引入瞭光的自發輻射和受激輻射的基本概念，為激光原理的講解埋下伏筆。 第6章：現代成像係統與像差理論 本章將理論光學與工程實踐相結閤，深入分析瞭成像係統的性能。詳細介紹瞭透鏡、反射鏡和係統的光焦度、數值孔徑（NA）和放大率等參數。核心內容是像差理論，包括單色像差（球差、彗差、像散、場麯和畸變）的幾何光綫追跡分析，以及色像差的校正方法。此外，也涉及瞭調製傳遞函數（MTF）在評價成像質量中的應用。 第7章：全息術與信息存儲 全息術作為一種革命性的三維成像技術，在本章得到詳盡的論述。詳細講解瞭全息記錄和再現的基本原理，區分瞭透射型和反射型全息圖的特性。本章還探討瞭數字全息成像技術及其在三維顯示和數據存儲領域的潛力。 第8章：光學薄膜與介質波導 本章聚焦於微納尺度下的光傳播控製。詳細分析瞭多層介質薄膜的光學特性，包括設計窄帶帶通濾波器、高反射鏡和布拉格反射鏡的原理。隨後，過渡到介質波導理論，討論瞭平麵波導和光縴中的光綫模式（特彆是單模和多模光縴的特性），為光通信和光集成電路打下基礎。 第三部分：前沿光學：量子與非綫性 (第9章至第12章) 第9章：激光原理 激光是現代光學技術的基石。本章從能級理論齣發，係統闡述瞭受激輻射、粒子數反轉、激光增益與吸收的平衡。詳細分析瞭激光器的基本結構（增益介質、諧振腔、泵浦源），並分類介紹瞭常見類型的激光器（如光子晶體激光器、半導體激光器）。本章強調瞭激光的相乾性、單色性和方嚮性在工程中的獨特優勢。 第10章：光縴光學與通信 本章深入研究瞭光縴作為信息載體的能力。除瞭前麵提到的波導特性，本章重點討論瞭光縴中的損耗機製（吸收、散射、彎麯損耗）和色散（材料色散、波導色散）問題。詳細介紹瞭單模光縴的帶寬限製，以及色散補償技術。此外，也簡要介紹瞭光縴傳感器和非綫性效應在光縴通信中的初步影響。 第11章：非綫性光學導論 隨著激光功率的提高，光與物質的相互作用不再是綫性的。本章係統介紹瞭二階非綫性過程，如二次諧波産生（SHG）和參量放大。核心內容是關於有效二次非綫性係數的計算，以及準相位匹配（QPM）在提高非綫性效率中的作用。同時，也初步介紹瞭三階非綫性效應，如自相位調製（SPM）。 第12章：量子光學基礎 本章為光學前沿提供瞭理論支撐。從光子的概念齣發，簡要迴顧瞭黑體輻射和光電效應。重點介紹瞭光的量子場論觀點下的描述，包括光子數態和相乾態（相乾態的經典和量子特性）。本章為理解量子信息技術中的光量子態奠定瞭必要的數學和物理基礎。 教學特色與目標讀者 本書的特色在於其內容的廣度與深度兼具，理論推導詳盡，同時緊密結閤現代科技應用。每一章末尾都附有“總結與展望”以及一係列富有啓發性的習題，有助於鞏固知識點並培養分析解決問題的能力。 本書適用於： 1. 光電信息、物理學、應用物理學 等專業本科高年級學生和研究生。 2. 從事光學工程、激光技術、光通信、精密儀器等領域的研究人員和工程師。 通過學習本書，讀者將能夠熟練掌握光學的基本物理規律，理解現代光學係統的設計原理，並能夠分析和解決實際工程中的光學問題。

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