图解光与雷射应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书特色

　　在我们的週遭，光可说是无所不在。光与雷射对现代人的生活不可或缺，无论电视、电脑、相机、灯等都是其应用领域。而且无论是四度空间的相对论，还是作为近代物理学基础的量子力学，乃至研究物质本质的粒子物理学，光在其中都扮演重要的角色。本书便是针对光和备受瞩目的雷射相关议题加以说明。

　　第一章从光速谈起，再就粒子性、波动性及量子性对光的真正意涵，说明光的本质与性质。

　　第二章介绍利用普通光的透镜、LED、平面显示器（液晶显示、电浆显示、FED、有机EL），以及太阳能发电等。

　　第三章详尽解说广受期待的雷射及雷射共振的原理、特征，以及气体雷射、半导体雷射、固体雷射、染料雷射、X光雷射、自由电子雷射等雷射种类。

　　第四章将说明目前光学与雷射的多种应用领域，包括光碟、雷射印表机、光纤、条码机、曝光步进机等，并对第二谐波、近场光学等加以介绍。

　　除了文字解说，并借由式子演算与相关图解，清楚阐释其涵义。借由本书，你将对光与雷射不可思议的力量有更深入的认识！

作者简介

陈军

　　日本北海道大学大学院工学研究科应用物理学专攻博士课程修毕。现任日本东京工艺大学工学部教授。

　　日本北海道大学大学院工学研究科应用物理学专攻修毕，现任□□□有限公司执行董事。

译者简介

罗丞曜

　　电气工学博士。毕业于日本东京大学。曾任职于台湾积体电路公司担任12吋晶圆90奈米及45奈米制程整合专案资深研发工程师；2006年至2009年间以访问研究员及特任研究员身分参与欧盟与日本的「开发印刷式生产技术并以其制作微机电系统控制的大面积软性显示幕」国际研究计画。已发表18篇科技论文，并拥有6项半导体元件制程国际专利。近期研究兴趣为半导体材料、光学微机电系统、印刷式生产技术及软性电子元件。自2000年起持续从事英、日文科技书籍及论文的翻译、润校工作。

前言

第一章 光到底是什么

1-1 春，曙为最
◎何谓普通的「光」？∕◎探寻光的旅程∕◎光速大约有多快？∕
◎光的速度不论在哪或对谁而言都一样∕

1-2 一粒一粒的光（光子）？（几何光学）
◎镜中的我(反射)∕◎为什么泡澡时腿看起来比较短？(折射)∕◎分光∕
◎彩虹的结构∕

1-3 光是波（光波）吗？（波动光学）
◎何谓波(波动的表现)∕◎杨氏干涉实验(干涉)∕◎模煳细小又看不见(绕射)∕
◎光的真正本质是电磁波(马克士威方程式)∕◎光是横向振动(偏光)∕
◎反射率及折射率∕◎再次提到关于色散∕◎电子使光变成蓝色(散射)∕

1-4 光原来是量子！
◎光的本尊是什么？∕◎黑体辐射之谜∕
◎光使电子受撞击弹射而出(光电效应) ∕◎光是量子？！∕

1-5 光如何产生？
◎光具有多余的能量∕◎电灯泡的光∕◎萤光灯的光∕◎太阳光∕
◎魔法之光(同步辐射)∕◎雷射光∕◎能量与光∕

1-6 光以各种形式存在
◎相对论中的光∕◎借由电磁力产生的光∕

第二章 光是如此加以应用

2-1 相机镜头的演进
◎透镜是人类用来控制光的道具∕◎光的轨迹∕◎何谓恶化画质的像差∕
◎想拥有美丽图像的作法∕

2-2 连红绿灯都使用的LED
◎何谓LED？∕◎LED的用途∕

2-3 取代阴极射线管的平面显示器
◎首先是阴极射线管∕◎液晶显示∕◎电浆显示∕◎FED(电场放射显示)∕
◎有机EL∕

2-4 对环境友善的太阳能发电
◎太阳能发电是再生能源的利用∕◎太阳能发电的普及性应用∕

第三章 雷射光的特征

3-1 何谓雷射？
◎雷射光与自然光的差异∕◎雷射的诞生与发展∕◎雷射的分类∕
◎雷射的构造∕◎雷射共振的原理 (1)发光(雷射介质的作用) ∕
◎雷射共振的原理 (2)激发(外部能量的作用) ∕
◎雷射共振的原理 (3)正向回馈(共振器的作用) ∕
◎雷射共振的原理 (4)雷射光是如何产生的？∕

3-2 雷射光的特征
◎指向性∕◎单色性∕◎可干涉性∕◎集光性(高能量密度)∕◎控制性∕

3-3 气体雷射的构造与原理
◎He-Ne雷射的概要∕◎He-Ne雷射的外型及构造∕
◎He-Ne雷射的激发与共振的原理∕

3-4 半导体雷射的构造及原理
◎半导体雷射的构造及发光的原理∕◎半导体雷射的激发方法∕
◎半导体雷射的特性∕

3-5 固体雷射的构造与原理
◎YAG雷射的构造∕◎YAG雷射的共振∕

3-6 其他种类的雷射
◎色素雷射∕◎X光雷射∕◎自由电子雷射∕

第四章 雷射使用的领域

4-1 进化中的光碟
◎光碟的种类及特征∕◎CD-ROM(播放专用)的构造∕
◎CD-R(追加记录型)的构造∕◎CD-RW(复写型：相变化)的构造∕
◎MO/MD(复写型：光磁性)的构造∕◎BD与HD DVD的差异∕

4-2 印刷清晰又安静的雷射印表机
◎印表机的进化∕◎扫描器的原理∕◎扫描器的进化∕

4-3 制作无所不在的IC的半导体曝光步进机
◎支持现代生活的IC∕◎步进机/扫描机是什么？∕◎步进机的全体构造∕
◎光源与照明部份∕◎投影部份∕◎也使用光来控制位置∕

4-4 缩减等待结帐时间的条码读取机
◎便利的条码系统∕◎条码读取机的构造∕◎何谓全像？∕◎全像扫描机∕

4-5 形成高速网路的光纤
◎借由光纤而高速化的波∕◎光纤的原理∕◎借由波长多工的高速化∕

4-6 想使用更短波长的光（第二谐调波）
◎何谓非线性光学效应？∕◎第二谐调波的产生∕
◎准相位整合(QPM：Quasi Phase Matching)∕

4-7 不会飞的光（近场光学）
◎何谓不会飞的光？∕◎以近场光学测定∕◎利用近场光学的写入与读取∕
◎利用近场光学的操作∕◎利用近场光学的加工∕

光原来是量子啊!

一直到前一节为止，我们用了粒子性质(几何光学)及波动性质(干射及折射)来考量光的特性。

但是到底光是什么东西呢？

� 光的本尊是甚么呢？
因为有时可以用粒子性，有时可以用波动性来看待光，所以当一想到光,好像有点像鬼魂的感觉，就连在历史上关于光是粒子还是波动也争论了好长一段时间。从牛顿认为光是粒子(在真空的传递)，惠更斯认为光是一种波(折射及反射的说明)。杨氏的光学干涉实验.佛奈尔.弗朗霍佛及柯西何夫等人对于折射的研究,似乎又对于光的波动性比较有利。但是进入了20世纪后，因为有了针对黑体辐射的研究，我们终于明白了还是不得不用光的波动性质来做说明。

‧黑体辐射之谜‧
若针对铁块加温的话，它会逐渐的变成红色，然后变成黄色，再变成蓝白色。在当时，因为铁工业对于新兴国的德国而言是生产上不可欠缺的原料，所以德国进行了铁矿熔炉的光与颜色的研究以了解熔炉中的温度。称为黑体的物质，具有从外面入射的光(电磁波)反射不出来(故称为黑体)而假想其会将之完全吸收的性质。现在假设黑体内的光与障壁在热平衡的状态下有着相同的温度。从黑体放射(辐射)出的光仅与温度T相关(柯西何夫定律)，并假设铁矿熔炉是有如黑体的物质。在此观测光(某种波长上的强度，称为光谱)的话，就可以了解铁矿熔炉的温度了。

‧光是量子？！‧
虽然最终我们了解了二十世纪开始的光的量子理论后，但量子到底是什么？

在二十世纪大幅发展的量子立学(支配微小世界的力学)是将所有物质以波束封包(wave packet)的形式考量。波束封包是如图般的将不同的波数叠成一区块的定义。在这种定义下同时具有波动性及粒子的共同作业。而且也不要认定光在某一时期为波长而另一时期为粒子，因为任何时候光都同时具有波动及粒子的特性。虽然人们常想要问「怎么可能！到底是哪一种！？」但自然界就是具有这样的特性。就让我们谦虚的将光定义为波束封包，让它同时具有粒子性及波动性并牢记于心。但是在现实生活中几乎不可能意识到微小世界量子的效应。如此一般，光在相对论中扮演着重要的角色，与宇宙的时空构造也有关联，甚至与量子力学也有着直接的关系，实在是不可思议！

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