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出版者:Springer

作者:Wolfgang Demtröder

出品人:

页数:515

译者:

出版时间:2008-12-10

价格:USD 59.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540682103

丛书系列:

图书标签:

物理学
实验物理
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具体描述

Die komplett neu A1/4berarbeitete und ergAnzte 5. Auflage der ElektrizitAt und Optik ist der zweite von vier BAnden zur Experimentalphysik von Professor DemtrAder. Die Lehrinhalte des zweiten Semesters Physik werden nach dem Konzept des ersten Bandes leicht verstAndlich und dabei mAglichst quantitativ prAsentiert. Wichtige Definitionen und Formeln sowie alle Abbildungen und Tabellen wurden zweifarbig gestaltet, um das Wesentliche deutlicher herauszustellen. Durchgerechnete Beispiele im Text, Kapitelzusammenfassungen sowie Aoebungsaufgaben mit ausfA1/4hrlichen LAsungen am SchluA des Buches helfen dabei, den Stoff zu bewAltigen, und regen zu eigener Mitarbeit an. Viele Illustrationen sowie einige Farbtafeln zu ausgesuchten Themen tragen zum SpaA an diesem Buch bei.

《光学的世界：从微观粒子到宏观奇观》这本《光学的世界》并非是您的《Experimentalphysik 2》的直接内容复制，而是对其主题——实验物理学——在光学这一核心领域进行的一次深度拓展和精细剖析。本书旨在带领读者穿越可见光光谱的奥秘，探索从基本光子行为到复杂光学现象的完整图景，通过严谨的实验设计和数据解读，揭示隐藏在自然界与科技应用背后的光学原理。第一章：光的本质——波粒二象性的哲学与实验我们首先从光的本质——波粒二象性——这一物理学中最令人着迷的概念之一出发。本章将回溯爱因斯坦的“光电效应”以及早期关于光的波动说的关键实验，如杨氏双缝干涉实验。但本书的重点在于，我们不仅要复述这些经典，更要深入探讨这些实验背后的设计哲学，以及它们如何挑战了我们对物质世界的直观认知。读者将学习如何构建和理解类似的光电效应装置，如何通过精确测量光子能量与电子逸出功的关系来验证量子理论；同时，也将学习如何设计和分析双缝干涉实验，理解衍射和干涉条纹的形成机制，以及这些现象如何指示光的波动特性。我们将深入讨论实验中的误差来源，例如单色光源的纯度、探测器的灵敏度、以及环境光的干扰，并介绍如何通过优化实验条件和数据处理技术来最小化这些不确定性。本章还将引入更前沿的光子计数技术和单光子探测器的工作原理，为后续章节中更复杂的量子光学实验奠定基础。第二章：几何光学——透镜、反射镜与成像的艺术几何光学是理解光线传播的基本框架。本章将系统性地介绍透镜和反射镜的光路追迹，以及它们在成像过程中的作用。我们不仅仅是学习成像公式，而是要通过构建各种光学系统，例如单透镜成像、复式显微镜、望远镜等，来直观地感受光线如何汇聚、发散，以及如何形成实像与虚像。本书将提供详尽的实验步骤，指导读者如何精确地测量透镜的焦距，如何利用多块透镜组合实现放大或缩小成像，以及如何通过改变物距和像距来观察成像的变化。我们将讨论理想透镜的近似条件，以及在实际光学元件中存在的像差，如球差、彗差、像散等，并介绍通过组合不同类型的透镜（如消球差透镜）来校正这些像差的实验方法。此外，还将探讨反射镜在不同应用中的原理，例如用于定向反射的平面镜、汇聚光线的凹面镜以及发散光线的凸面镜，并介绍如何构建简单的反射望远镜。第三章：波动光学——干涉、衍射与偏振的和谐在波动光学领域，光的干涉、衍射和偏振现象展现了其非凡的波动特性。本章将深入研究这些现象的实验测量和理论解释。我们将学习如何设计和进行菲涅尔双缝、迈克尔逊干涉仪等实验，理解不同光源（相干光源与非相干光源）对干涉条纹的影响，以及如何测量光的波长。对于衍射，我们将重点关注单缝衍射、多缝衍射（光栅）以及圆孔衍射，理解衍射角与波长、缝宽的关系，并介绍如何利用衍射光栅进行光谱分析。偏振部分将详细介绍偏振片的工作原理，以及马吕斯定律和布儒斯特定律的实验验证。读者将亲手尝试产生和探测线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光，并理解偏振在液晶显示、3D电影等技术中的应用。本书还将介绍更精密的干涉技术，如萨尼亚干涉仪，以及它们在精密测量和光学传感领域的应用。第四章：光的能量与动量——量子光学初探本章将进一步深化对光量子性质的理解，聚焦于光的能量和动量。我们将深入探讨普朗克能量量子假设的实验验证，并通过精巧的实验设计来测量光子的能量。重点将放在光子的动量及其表现，例如光压效应的测量。读者将了解如何设计实验来测量微小颗粒因光压而产生的运动，例如在真空环境中用激光照射悬浮微粒。我们将讨论光子-物质相互作用的不同机制，例如吸收、散射以及受激发射。受激发射作为激光技术的核心原理，我们将对其进行详细的阐述，并介绍早期激光器的构建和工作原理。本章还将引入光的量子态，例如光子的叠加态和纠缠态，为理解更高级的量子信息科学打下基础。第五章：光的传播与相互作用——材料光学与非线性光学光与物质的相互作用是构成世界的重要部分。本章将探索光在不同介质中的传播特性，以及这些相互作用所引发的现象。我们将研究光的折射率、吸收率以及散射等参数，并介绍如何利用分光光度计、椭圆偏振仪等仪器来精确测量这些光学常数。重点将放在材料光学，例如透明材料、半导体材料和金属材料对光的吸收和反射特性。读者将了解不同材料如何影响光的颜色、透明度和导电性。此外，我们还将初步涉足非线性光学领域。当光强度足够大时，材料的光学性质会发生改变，从而产生一系列非线性光学现象，如二次谐波产生、三阶非线性效应等。本章将介绍非线性光学效应的实验观察和基本理论，以及它们在光学倍频、光纤通信等领域的应用前景。第六章：精密测量与光学仪器本章将视角聚焦于光学在精密测量领域的应用，以及各种光学仪器的设计与原理。我们将深入研究高精度测量技术，例如如何利用干涉仪实现纳米级的长度测量，以及光学编码器在角度测量中的应用。同时，我们将剖析显微镜（光学显微镜、共聚焦显微镜）和望远镜（折射式、反射式）的成像原理和放大极限，并讨论不同类型显微镜在生物学、材料科学等研究中的独特优势。本书还将介绍光谱仪、干涉仪、激光器等基础光学仪器的核心部件和工作流程，并探讨如何通过优化设计来提升仪器的分辨率、灵敏度和稳定性。读者将学习如何根据特定的测量需求选择或设计合适的光学系统。第七章：现代光学的前沿——量子光学、集成光学与光子学本章将带领读者展望现代光学发展的最前沿。我们将深入探讨量子光学在量子计算、量子通信和量子传感等领域的革命性潜力，例如量子纠缠的应用，以及单光子源和量子存储器的研究进展。同时，我们将介绍集成光学和光子学的概念，以及如何在微纳尺度上构建光学器件，例如波导、耦合器和调制器，并探讨它们在光芯片、光通信网络等领域的应用。我们将讨论新型光学材料，如超材料，它们能够以前所未有的方式操纵光，并介绍光学成像技术在生物医学诊断、远程感知等领域的最新发展。《光学的世界》不仅仅是一本关于光学知识的教科书，更是一本引导读者进行严谨的科学探索的实践指南。通过本书，您将不仅理解光学现象背后的物理原理，更能掌握设计、搭建和分析光学实验的方法，从而开启属于您自己的光学探索之旅。