Polarized Light, Revised and Expanded

Polarized Light, Revised and Expanded pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

☆☆☆☆☆
出版者:CRC Press
作者:Dennis Goldstein
出品人:
页数:680
译者:
出版时间:2003-6-13
价格:USD 267.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780824740535
丛书系列:
图书标签:
  • 材料学
  • 光学
  • 偏振光
  • 物理学
  • 光子学
  • 材料科学
  • 光学工程
  • 生物光学
  • 化学
  • 仪器
  • 技术
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具体描述

"Polarized Light, Second Edition" explores polarized light, its production, and its use, facilitating self-study without prior knowledge of Maxwell's equations. This comprehensive second edition includes more than 2500 thoroughly updated figures and equations for easier understanding and application across various industries. It features new chapters on polarization by refraction and reflection, polarization elements, anisotropic materials, Stokes polarimetry, Mueller matrix polarimetry, the mathematics of the Mueller matrix. This edition also offers updated and expanded material on the derivation of the Fresnel equations with plots of the magnitude and phase of the reflection coefficients.

探索光学的深邃世界:《光的衍射与散射》 书籍简介 本书《光的衍射与散射》并非探究偏振现象的专业著作,而是致力于为读者呈现光与物质相互作用的两个核心物理过程:衍射与散射。这是一部面向物理学、光学工程、材料科学以及相关交叉学科领域的高级教材与参考手册,旨在系统、深入地阐述经典和现代光学理论在处理光波如何被微小结构偏转和改变方向时的数学框架与物理图像。 全书结构严谨,逻辑清晰,从基础的波动光学理论出发,逐步深入到复杂的散射机制与非均匀介质中的波传播。我们坚信,理解光如何与介质的细微结构发生作用,是掌握现代光学成像、传感、遥感以及纳米光子学等尖端技术的基础。 第一部分:衍射理论的基石与拓展 本部分首先回顾了亥姆兹方程在均匀介质中的求解,为后续的衍射分析奠定数学基础。重点随后转向对傅里叶光学理论的详尽阐述,这被视为现代衍射理论的分析核心。 第一章:波动光学基础回顾 均匀介质中的波动方程: 详细推导了电磁场在各向同性、无损耗介质中的矢量波动方程及其标量近似。 惠更斯-菲涅耳原理的严格表述: 阐述了该原理在近场和远场条件下如何转化为积分形式,特别是对菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的几何判据进行了精确界定。 角谱传播方法(Angular Spectrum Method): 作为一种精确的数值和解析方法,本书对其原理、适用范围以及与快速傅里叶变换(FFT)的结合进行了深入探讨,展示了如何准确模拟光场在任意平面之间的传播。 第二章:夫琅禾费衍射的精细分析 本章聚焦于远场衍射,即物体尺寸远小于或接近于波长时的情况。 单缝与多缝衍射的严格解: 不仅涵盖了经典教学中的强度分布公式,更侧重于分析衍射零点、主极大旁瓣的能量分配,以及使用数值方法处理非周期性结构衍射的挑战。 圆孔与光阑的衍射: 对泊松光斑(Airy Pattern)的形成机理、衍射极限的概念,以及如何利用光阑限制光束质量进行了详尽的讨论。 衍射的互易性原理: 探讨了在不同平面上,照明源和接收屏之间衍射模式的数学关联,这在相干成像和全息术中具有重要指导意义。 第三章:菲涅耳衍射与近场效应 菲涅耳衍射涉及近场区域的传播,其特点是需要考虑传播距离和波前的曲率。 菲涅耳积分的推导与应用: 系统介绍了如何利用菲涅耳近似简化夫琅禾费积分,并将其应用于分析透镜后的光场分布。 锥形波与球面波的解析: 重点分析了在有限距离内观察到的二次方相位项对衍射图样的影响,这对于近场光学测量至关重要。 周期性结构在菲涅耳区域的衍射: 引入了布拉格关系在衍射光栅分析中的应用,特别是在涉及光纤光栅和表面等离子体激元激发时的预备知识。 第二部分:光的散射机制与理论模型 本部分是本书的重点和难点所在,它将研究光波与尺寸远小于波长或接近波长的粒子、介质不均匀体相互作用的物理过程。 第四章:瑞利散射与米氏散射理论 散射理论的起点是理解独立、非相互作用的粒子对光的影响。 瑞利散射(Rayleigh Scattering): 深入分析了粒子尺寸远小于入射光波长时($d ll lambda$)的电偶极子模型。重点阐述了散射截面的频率依赖性($lambda^{-4}$ 律),并将其与天空的蓝色和日出日落的红色现象联系起来。此外,还讨论了散射效率与粒子形状对偏振态的影响。 米氏散射(Mie Scattering): 这是对任意大小球形粒子散射的严格解。本书详细展示了米氏散射理论的数学结构,包括内部的洛伦兹-费密因子和涉及球贝塞尔函数的散射系数 $a_n$ 和 $b_n$。通过对米氏系数的分析,读者可以清晰地理解为什么不同尺寸的云滴会产生不同颜色的散射光。 第五章:介质中的随机不均匀性与波的输运 本章从宏观角度处理光在复杂、随机介质(如云雾、生物组织、湍流大气)中的传播问题。 相干性和非相干性散射: 区分了单次散射(主要保留了光源的相干性)和多次散射(导致光斑扩展和光子扩散)。 光子扩散方程(Radiative Transfer Equation, RTE): 建立了描述光强在介质中沿特定方向传输的Boltzmann型方程。详细讨论了朗伯-比尔定律在散射介质中的修正形式,以及如何引入散射相函数(如Henyey-Greenstein函数)来描述散射的方向性。 各向异性散射的数值求解: 介绍了离散坐标法(Discrete Ordinates Method, DOM)和蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation)在求解复杂RTE问题中的应用,这些是现代医学成像和遥感反演的基础工具。 第六章:体积散射与增强拉曼散射 本章探讨了体积效应和与光子能量相关的散射现象。 体积光学效应(Volume Effects): 讨论了当散射中心密度增大时,多次散射如何导致光束发散、衰减以及出现“白化”现象。引入了有效介质理论(Effective Medium Theory)作为高密度散射体的近似处理方法。 拉曼散射基础: 从量子力学角度,对分子振动或转动能级跃迁引起的非弹性光散射(拉曼效应)进行了详尽的物理和光谱分析。 表面等离子体激元与局域场增强: 简要介绍了纳米结构表面等离子体共振(LSPR)如何极大地增强特定波长下的散射和非线性效应,为表面增强拉曼散射(SERS)技术提供理论背景。 结语 《光的衍射与散射》旨在提供一个从麦克斯韦方程到实际光学现象的完整桥梁。我们力求在保持数学严谨性的同时,赋予读者对光场复杂演化过程的直观物理理解。本书的覆盖面超越了基础的几何光学,深入到微观结构对宏观光传输行为的决定性影响,是从事前沿光学研究和应用开发的科研人员不可或缺的案头参考书。读者在掌握了这些理论后,将能更有效地设计和分析涉及衍射光栅、亚波长成像系统、以及复杂介质中光信号传输的工程问题。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名实验物理学家,我经常需要处理复杂的偏振控制问题。这本书对于处理偏振态的演化和测量方面的内容,简直是如获至宝。作者在讨论穆勒矩阵和斯托克斯矢量时,不仅详细推导了它们在不同光学元件(如波片、偏振片、起偏器)下的变换规律,还特别强调了如何利用这些工具来表征退偏光和部分偏振光。这一点对于处理真实世界中由杂散反射或介质不均匀性引起的偏振退化至关重要。书中对偏振灵敏的探测器校准的论述也极其到位,提供了从理论到实际操作的完整指导。我根据书中的建议优化了我的一个偏振分析仪的校准流程,显著提高了测量的稳定性和准确性。这本书的价值在于它的实用性,它不是高高在上的理论殿堂,而是真正能指导我们解决实际工程难题的指南。如果有人在光束整形、偏振成像或者光学液晶显示技术方面遇到瓶颈,我强烈推荐他们深入钻研这本书。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的哲学思辨性印象尤为深刻。作者在探讨偏振这一概念时,似乎总是在引导读者思考“测量”在物理现实中的角色。它不仅仅是关于电场矢量方向的问题,更是关于我们如何通过相互作用来定义和量化光的属性。书中对量子力学中“本征态”与“测量基矢”的选择如何影响偏振描述的讨论,极具启发性。读起来的感觉更像是一次智力上的探险,而不是简单的知识灌输。语句的精炼和逻辑的严密,使得每一页都充满了信息密度。它成功地在严格的数学形式与深刻的物理洞察之间搭建了一座坚固的桥梁。对于那些对物理学基础抱有好奇心,渴望理解“为什么是这样”的读者来说,这本书提供了远超预期的回报。它挑战了我们对“光”这个日常现象的固有认知,将我们带入了一个更加精确和奇异的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的广度和深度都令人敬佩。它对双折射现象的介绍细致入微,不仅涵盖了常见的晶体双折射,还延伸到了更复杂的应力双折射和感生双折射。作者在解释这些现象时,巧妙地结合了晶格结构和场诱导的介电常数变化,使得几何光学和物理光学得到了完美的统一。更值得称赞的是,书中对偏振分束器的理论分析,从马吕斯定律到基于薄膜干涉的现代设计,都有所涉猎,这对于从事精密光学元件开发的人员来说,是不可多得的参考资料。内容组织上,作者采用了螺旋上升的方式,每一章都在前一章的基础上深化和扩展,保证了知识体系的连贯性。我发现在阅读某些涉及非线性克尔效应的部分时,需要结合一些高阶微扰理论的背景知识,但即便如此,书中提供的推导路径依然清晰可循,展现了作者极高的教学驾驭能力。这本书,无疑是该领域内一本经久不衰的里程碑式著作。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究强场物理与阿秒脉冲产生的问题,偶然翻阅了这本资料。不得不说,它的结构安排非常有逻辑性,从麦克斯韦方程组出发,逐步过渡到偏振光的经典描述,然后再深入到量子电动力学中光子偏振的概率解释。书中对于散射理论,特别是瑞利散射和拉曼散射中偏振特性的分析,简直是教科书级别的范例。它不仅给出了严格的公式,更重要的是,解释了为什么在特定条件下偏振度会发生变化,这种对物理机制的深层挖掘,是很多其他教材所缺乏的。我尤其欣赏作者在讨论复杂偏振态(如奇异光束)时所采用的直观类比,这让那些抽象的数学概念变得触手可及。对于希望在光通信和传感领域有所建树的工程师来说,这本书提供的理论基础是极其坚实的。它让我重新审视了许多看似基础的物理现象,从中发现了更深层次的数学美感和物理规律。总而言之,这是一部需要反复研读、常翻常新的宝典。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于量子力学和光学交叉领域的经典教材,它的内容深入浅出,对于初学者和有一定基础的研究人员都有极高的参考价值。书中对光子的偏振态的描述极为详尽,从基础的琼斯矩阵到更复杂的密度矩阵理论,都给出了清晰的数学推导和物理图像。特别是对非线性光学效应中偏振态演化的讨论,更是别具一格,让读者能够更直观地理解光与物质相互作用的精妙之处。书中的例题设计得非常巧妙,既考察了理论理解,又锻炼了实际计算能力。我特别喜欢它对实验技术的介绍,将理论与实际紧密结合,让人感觉这不是一本纯粹的理论著作,而是一本实用的工具书。读完这本书,我对光的本质有了更深一层的认识,尤其是在高精度测量和量子信息处理方面,它提供的理论框架是无价的。作者的叙述风格非常严谨,但又不失温度,仿佛一位经验丰富的导师在耳边细细讲解,让人在攻克难题时充满信心。这本书的排版和插图也做得非常出色,复杂的物理过程通过清晰的图示得以展现,极大地降低了理解门槛。

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