光学原理

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出版者:电子工业出版社
作者:马科斯·玻恩 (Max Born)
出品人:
页数:811
译者:
出版时间:2016-6-1
价格:CNY 98.00
装帧:平装
isbn号码:9787121289323
丛书系列:
图书标签:
  • 光学
  • 光学
  • 物理学
  • 光线
  • 透镜
  • 折射
  • 反射
  • 衍射
  • 干涉
  • 偏振
  • 光学仪器
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具体描述

探寻宇宙的织锦:经典天体物理学前沿与展望 一本关于恒星的诞生与消亡、星系的演化、宇宙大尺度的结构形成与命运的权威性著作 本书并非《光学原理》的续篇或相关主题的延伸,而是一部专注于现代天体物理学核心议题的深度研究与综述。它以一种宏大且细致的视角,带领读者穿梭于浩瀚的宇宙图景之中,探索物质在极端条件下(如黑洞视界附近、中子星表面、早期宇宙)的表现,以及我们目前所能观测到的宇宙的结构与演化历史。 --- 第一部分:恒星的生命周期——从星云到黑洞 本卷聚焦于恒星这一宇宙中最活跃、最主要的能量来源和化学元素熔炉。我们将彻底摒弃对光线传播、几何光学或波动光学等传统“光学”概念的讨论,转而深入探讨核物理、流体力学以及广义相对论如何共同塑造恒星的命运。 第一章:星际介质与分子云的塌缩 恒星的起源始于冰冷、稀疏的星际分子云。本章详细分析了引力不稳定性如何克服磁场压力和湍流运动,触发云核的初始塌缩。讨论包括:Jeans不稳定性判据的修正模型、湍流在塌缩过程中的耗散机制、以及初始角动量在原恒星吸积盘形成中的作用。特别关注了高密度核心的形成过程,以及伴随的喷流和双极流的产生机制。 第二章:主序星的结构与能源 这是恒星生命中最漫长的阶段。我们将深入解析恒星内部的能量传输机制——辐射、对流与导流的平衡。通过详细推导钱德拉塞卡-冯·卡门方程组(适用于稳定、不旋转的球对称恒星),精确模拟了不同金属丰度(Z值)恒星内部的温度、密度和压强梯度。核心部分集中于氢聚变过程(PP链与CNO循环)的反应率,并探讨了太阳活动的磁场起源及其对恒星光度的长期影响。 第三章:巨星阶段与元素合成 当核心氢耗尽,恒星进入红巨星分支。本章剖析了氦闪现象的物理基础,以及后续的碳氧核心的形成。重点内容是热核演化模型,特别是涉及慢中子捕获过程(s-过程)和快中子捕获过程(r-过程)的元素合成。通过对不同质量恒星晚期演化路径(如渐近巨星分支 AGB)的计算,解释了银河系中重元素(如金、铂、稀土元素)的起源。 第四章:致密天体的终局 恒星演化的终点取决于其初始质量。本章系统性地探讨了三类致密天体的物理特性: 1. 白矮星: 电子简并压的极限、冷却曲线的精确计算、以及对Chandrasekhar极限(1.44 $M_odot$)的精确检验。 2. 中子星: 利用核物质的状态方程(EoS),如夸克-胶子等离子体模型或夸克星假设,来描述其超高密度下的结构。讨论了脉冲星的磁场结构、自转衰减与磁场降解。 3. 黑洞: 聚焦于广义相对论的场方程解。详细分析了史瓦西解、克尔解(旋转黑洞)的几何特性,如事件视界、奇点和能层。本章的重点在于引力波源(如双黑洞并合)的后牛顿近似计算,而非电磁辐射。 --- 第二部分:星系的形成、演化与宇宙学结构 本卷将视野扩展到银河系尺度及以上,探讨物质如何聚集形成宏观的宇宙结构。 第五章:星系形成的基础:冷暗物质主导的层次结构形成 本书严格采用Lambda-CDM(冷暗物质与宇宙学常数)模型作为理论框架。详细阐述了暗物质晕的结构——从NFW(Navarro-Frenk-White)密度剖面到爱迪生-麦克劳克林模型。分析了小尺度的结构并入(hierarchical merging)如何驱动矮星系合并为螺旋星系和椭圆星系。本章不涉及对光线折射、衍射或干涉的任何讨论。 第六章:活动星系核(AGN)的动力学与辐射机制 AGN是星系中心超大质量黑洞(SMBH)吸积物质时产生的极端现象。本章关注的是吸积盘的物理机制(如沙茨曼-芬克-康代尔盘模型)以及相对论性喷流的形成与准直过程。辐射机制主要通过同步辐射、逆康普顿散射和热辐射模型进行解释,解释了不同波段(射电、X射线、伽马射线)观测到的AGN谱线特征,例如谱线变异性与光变的物理原因。 第七章:星系团与宇宙网 星系并非孤立存在,它们聚集在星系团和超星系团中,共同构成了宏观的“宇宙网”。本章探讨了星系团的动力学平衡,利用维里定理估算其总质量。重点讨论了热星系团介质(ICM)的性质,特别是其X射线辐射的机制(主要来自热等离子体的布雷姆斯特拉hlung辐射)以及磁场在ICM中的分布。通过数值模拟结果,展示了宇宙网的拓扑结构。 第八章:大爆炸遗迹与宇宙演化史 最后,本卷回顾了宇宙学的核心证据。对宇宙微波背景(CMB)的各项异性(如温度涨落的功率谱)进行深入分析,这些涨落是早期宇宙量子涨落的遗迹,为确定宇宙学参数提供了最精确的约束。探讨了暴胀理论的数学框架及其对CMB的印记。同时,讨论了暗能量——驱动宇宙加速膨胀的神秘力量——及其对宇宙未来命运的决定性影响。本书的结论部分将基于最新的普朗克卫星数据和大型星系巡天数据,给出当前宇宙学参数的最佳拟合值。 --- 本书特色: 本书的叙述风格严谨、数学推导扎实,旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个全面、深入且不含任何光学几何或波动理论的现代天体物理学核心知识体系。全书的论证立足于粒子物理、核物理、广义相对论和流体力学的交叉领域,是理解宇宙演化机制的必备工具书。 目标读者: 理论物理学、天体物理学、宇宙学相关专业的学生与研究人员。

作者简介

马科斯·玻恩(1887-1970)是20世纪最杰出和最有影响的物理学家之一,曾对量子力学基础的奠定做出过重大贡献,并因此获得1954年诺贝尔物理学奖。但他在物理学的其他分支,例如晶格动力学理论方面的成就也十分突出。他所创建的哥廷根理论物理学派当时名列世界首位,对物理学的发展产生过很大影响。从1936年到1953年,他一直是英国爱丁堡大学的Tait教授。玻恩著作丰富,一生发表过论文约;300篇,出版书著30部——本书《光学原理》的前身Optik(1935)亦为其名著。除诺贝尔奖外,还接受过众多荣誉。他曾被全世界许多学术团体选为荣誉会员并授予多项名誉学位。

埃米尔·沃耳夫是美国罗切斯特大学的Witson教授,他从英国Bristol大学取得理学士学位和博士学位,并从英国爱丁堡大学获得理学博士学位。1951年,他在该校加盟马科斯·玻恩,与其合作撰写《光学原理》。他是马科斯·玻恩的最后一个助手。除《光学原理》外,沃耳夫教授还同L.Mandel共同编写了《光学相干性和量子力学》(Optical Coherence and Quantum optics)一书,并且是著名刊物《尤学进展》(Progress in optics)的主编。他对光学的贡献非常之多,乃众所周知并为多项奖誉包括7个名誉博士所确认。沃耳夫教授曾是1978年美国尤学学会的主席,并且现今仍是该学会的一位名誉会员,同时也是印度光学学会和澳大利亚尤学学会的名誉会员。

目录信息

读后感

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1, principles of optics-Born;   (中英文版);   这本书最大的特点是:他直接以现代理论来解释光学原理,而不是以历史发展中各种暂时的理论,虽然这些理论也有些简单的介绍。      前面有一段历史描述,回顾了光学发展的历史。   >顺序上,是以各种理论发展...

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书评只有这句:我从来没有看过或听说过哪一本物理学教材有这样完善的历史观念。 虽然说“一门科学的历史就是这门科学本身”,但物理学教材和物理学史还是必然要分离的。教材只记叙历史发展中的重要里程碑,物理学史需要囊括认识过程的错误起点和所走的弯路。于是大多数教材容...  

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书评只有这句:我从来没有看过或听说过哪一本物理学教材有这样完善的历史观念。 虽然说“一门科学的历史就是这门科学本身”,但物理学教材和物理学史还是必然要分离的。教材只记叙历史发展中的重要里程碑,物理学史需要囊括认识过程的错误起点和所走的弯路。于是大多数教材容...  

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被称为“光学领域的圣经”,没得话说的,每次碰到问题了翻出来读一读,总能受到启发,找到一些解决问题的启迪。  

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书评只有这句:我从来没有看过或听说过哪一本物理学教材有这样完善的历史观念。 虽然说“一门科学的历史就是这门科学本身”,但物理学教材和物理学史还是必然要分离的。教材只记叙历史发展中的重要里程碑,物理学史需要囊括认识过程的错误起点和所走的弯路。于是大多数教材容...  

用户评价

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说实话,我对物理学的理解一直停留在“会用就行”的层面,期望这本书能帮我弥补一些基础知识上的漏洞,但《光学原理》给我的震撼远超预期。它不仅仅是知识的罗列,更是一种思维方式的重塑。作者在处理波动光学与几何光学之间的转换时,展现了一种令人惊叹的逻辑严密性。几何光学那种基于“射线”的直观描述,是如何自然而然地过渡到描述波前和相位的高级理论体系中去的?这本书给出了清晰的路线图,让你明白“近似”在科学发展中的关键作用。我花了大量时间去研读关于傅里叶光学的那几章,一开始是挑战,因为其中涉及大量的积分变换,但我发现,一旦你接受了将光场视为一种函数进行处理的观点,那些复杂的衍射图样仿佛都获得了生命,不再是冷冰冰的数学符号。这套书的排版也值得称赞,字体选择和行距都非常舒适,长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳,这对于一本需要深度思考的专业书籍来说,是至关重要的细节体验。

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我向来对那些把理论讲得像童话故事一样的书持保留态度,但《光学原理》成功地让我改变了看法。它在保持高度学术严谨性的同时,做到了极佳的可读性,这无疑是作者深厚功力和高超表达技巧的体现。尤其是在介绍现代光学,比如光纤通信和激光原理时,作者并没有满足于仅仅介绍其工作机制,而是深入探讨了材料科学与光学现象的耦合点。例如,在讨论光纤的损耗机制时,书中不仅仅提到了瑞利散射,还细致地分析了材料杂质对光传输效率的影响,这种跨学科的视角,极大地拓宽了我的视野。书中对于实验验证的描述也十分到位,很多经典的实验(比如迈克尔逊干涉仪的改进、光栅的制作难题)都被描绘得绘声绘色,让你感觉自己仿佛真的站在了实验台上,亲自去观察那些微妙的光学效应。这本书的深度足以支撑研究生阶段的研究,但它的广度又使得初入此道的工程师也能找到清晰的入口。

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我感觉这本书像是一部详尽的光学百科全书,但它并非是那种堆砌知识的“大而全”,而是围绕核心物理概念进行层层深入的“精而深”。它在处理量子光学和经典光学交汇的部分时,展现了极高的驾驭能力。作者没有将两者割裂开来,而是通过对光子概念的引入,巧妙地实现了从麦克斯韦方程组到量子电动力学基础的平滑过渡。特别是对于光的量子性和波动性的矛盾统一,书中提供的解释路径非常具有启发性,它避免了陷入哲学争论,而是从数学和物理模型的适用性上给出了清晰的界定。对于那些希望从基础物理上升到前沿研究的读者来说,这本书无疑是一座坚实的桥梁。读完后,我对光与物质相互作用的理解不再是简单的吸收和发射,而是看到了更深层次的能级跃迁和受激辐射的精妙平衡。毫无疑问,这本书已经成为了我书架上最常被翻阅的那一本参考书。

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与其他同类书籍相比,《光学原理》的独特之处在于它对“极限情况”的关注。很多教材在讲完理想情况下的公式后就草草收场,留下了一堆“在现实世界中无法实现”的完美模型。然而,这本书花费了大量篇幅去探讨各种非理想因素对光学系统性能的影响,比如像差的产生机理、边缘光线效应、以及环境温度对精密光学系统的干扰。这些“不完美”的讨论,恰恰是工程实践中最需要掌握的精髓。我记得有一章专门分析了光学设计中的公差分析,它不是简单地给出一个公式,而是通过案例说明,一个微小的镜片倾斜度偏差,在长焦距系统中会造成多么灾难性的成像后果。这种对现实约束的深刻理解,让这本书的实用价值大大超越了纯粹的理论探讨。它教会我的不仅是“光是什么”,更是“如何控制光,使其为我所用”的工程智慧。

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这本《光学原理》读起来,简直像走进了光影交织的迷宫,既让人感到既熟悉又陌生。我原本以为这会是一本枯燥的教科书,充斥着密密麻麻的公式和抽象的几何图形,但翻开后才发现,作者的笔触是如此的细腻和富有洞察力。它并没有直接将复杂的理论堆砌在你面前,而是像一位经验丰富的老教授,循循善诱地引导你进入光的世界。书中的插图并非简单的示意图,它们仿佛是精心设计的艺术品,将光的偏振、干涉和衍射现象以一种近乎诗意的方式呈现出来。特别是关于非线性光学的部分,作者没有回避其难度,而是通过一系列生动的类比,将那些原本高深莫测的概念变得触手可及。我尤其欣赏作者在论述历史发展脉络时的那份尊重与审慎,让你能清晰地看到,每一个公式、每一个理论的诞生背后,都凝聚了多少代科学家的心血与探索。读完某一章节后,常常会产生一种豁然开朗的感觉,仿佛之前心中对光的所有困惑,都在这一刻找到了最合理的解释,这种智力上的满足感,是其他许多技术书籍难以给予的。

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