電磁學(第四版)  pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陳永平

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经典光学原理与应用：从波动理论到现代光电技术 书籍名称： 经典光学原理与应用：从波动理论到现代光电技术 著者： [虚构作者姓名，例如：张明，李华] 版次： 第一版 出版社： [虚构出版社名称，例如：科学技术文献出版社] ISBN： [虚构ISBN号码] --- Ⅰ. 内容概述与结构安排 本书系统阐述了经典光学领域的基础理论、核心概念以及它们在现代工程技术中的广泛应用。全书内容围绕光的波动性、传播规律、与物质的相互作用展开，旨在为物理学、光学工程、电子信息等相关专业的学生和科研人员提供一部全面、深入且兼具实践指导意义的教材和参考手册。 全书共分为七个主要部分，涵盖了从基础几何光学到复杂的非线性光学现象。我们特别注重理论推导的严谨性与实际案例的紧密结合，力求使读者在掌握理论的同时，也能理解其在现代仪器设计和前沿技术开发中的具体作用。 Ⅱ. 详细章节内容介绍 第一部分：几何光学基础与成像理论 (Fundamentals of Geometrical Optics and Imaging Theory) 本部分首先回顾了光的基本假设——光的直线传播原理，并以此为基础构建了费马原理（Principle of Least Time）的数学描述。 第1章：光线和光束的传播 介绍了折射定律和反射定律的几何推导。 深入讨论了斯涅尔定律（Snell's Law）在不同介质界面上的应用，包括全内反射现象。 定义了光瞳（Aperture Stop）、光阑（Diaphragm）等关键光学系统参数。 第2章：成像系统分析 详细阐述了高斯光学（Paraxial Optics）理论，包括矩阵光学方法（Transfer Matrix Method）在多透镜系统分析中的应用，如焦距、放大率和共轭关系。 分析了球面反射镜和透镜组的成像特性。 引入了像差的概念，对球差、彗差、像散、场曲和色差进行了定性描述和初步的数学解析。 第二部分：波动光学基础 (Fundamentals of Wave Optics) 本部分是理解干涉、衍射等波动现象的理论基石。 第3章：光的波动性与电磁场背景 从麦克斯韦方程组出发，推导了自由空间中的均匀平面波解。 详细分析了光的偏振态（线偏振、圆偏振、椭圆偏振）及其琼斯矢量表示法。 讨论了反射和透射过程中菲涅尔系数（Fresnel Coefficients）的推导及其对光强和偏振的影响。 第4章：光波的叠加与干涉 深入探讨了相干性（Coherence）的理论，包括时间相干性和空间相干性。 经典干涉实验回顾：杨氏双缝干涉、薄膜干涉（牛顿环、迈克尔逊干涉仪的原理与应用）。 分析了光程差与相位差对干涉条纹形态的影响，并引入了傅里叶变换在干涉图样分析中的初步应用。 第三部分：光的衍射现象 (Diffraction Phenomena) 本部分侧重于光波绕射的物理机制和数学模型。 第5章：菲涅尔衍射与夫琅禾费衍射 基于惠更斯-菲涅尔原理，推导了夫琅禾费衍射的积分表达式。 详细分析了单缝、圆孔、多缝光栅的衍射图案。 讨论了光栅的分辨本领及其在光谱分析中的关键作用。 引入菲涅尔衍射的概念，重点分析半波带法在特定几何条件下的应用。 第6章：衍射理论的现代应用 傅里叶光学基础： 将衍射过程视为一个线性空间变换，阐述了透镜作为傅里叶变换器的角色。 空间滤波： 讨论如何利用傅里叶平面（傅里叶平面或共轭平面）上的光阑实现图像处理功能，如去噪和增强边缘信息。 衍射极限与分辨率： 严格界定艾里斑（Airy Pattern）的物理意义，并讨论阿贝衍射理论在显微成像分辨率限制中的地位。 第四部分：光的吸收、散射与辐射传输 (Absorption, Scattering, and Radiative Transfer) 本部分关注光与物质相互作用的微观机制。 第7章：光与物质的相互作用 分析了光的吸收、发射和受激辐射过程，奠定了激光物理的基础。 散射理论： 详细介绍瑞利散射（Rayleigh Scattering）的理论框架及其在天空颜色的解释。引入米氏散射（Mie Scattering）的复杂性，讨论其在气溶胶光学中的重要性。 第8章：辐射传输基础 引入辐射度学（Radiometry）的基本概念，如光通量、辐照度、辐射强度等。 讨论朗伯定律（Lambert’s Law）及其在表面反射率描述中的应用。 概述了光在复杂介质中传输的玻尔兹曼传输方程的简化模型。 第五部分：偏振光学的高级主题 (Advanced Topics in Polarization Optics) 第9章：偏振态的精确描述与变换 穆勒矩阵（Mueller Matrix）： 利用穆勒矩阵描述涉及散射和退偏过程的系统，超越了琼斯矩阵的局限性。 斯托克斯矢量（Stokes Vector）： 用于量化描述任意偏振态的强度分布。 双折射材料： 深入分析了晶体中的波片（Wave Plates）工作原理，以及它们如何改变光的偏振态。 第六部分：激光与光学系统设计 (Lasers and Optical System Design) 本部分将理论与现代工程技术紧密结合。 第10章：激光基础原理 阐述了受激辐射的物理机制、粒子数反转、阈值条件和增益。 介绍了不同类型的激光器（如气体激光器、半导体激光器）的工作模式。 分析了激光束的特性，包括空间模式（TEM 模）和时间特性。 第11章：光学仪器与测量技术 光谱仪设计： 基于光栅和棱镜的光谱分离原理。 干涉测量技术： 重点讲解了马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer）和法布里-珀罗标准具（Fabry-Perot Etalon）在高精度测距和光谱分析中的应用。 光学成像系统优化： 讨论了现代光学设计中像差的量化评估方法，如点扩散函数（PSF）和调制传递函数（MTF）。 第七部分：现代光学前沿：非线性光学导论 (Introduction to Nonlinear Optics) 第12章：非线性光学现象 从电场与极化率的非线性关系出发，推导了二次非线性极化（Second-Order Nonlinear Polarization）。 介绍频率倍增（Second Harmonic Generation, SHG）的基本原理和相位匹配技术。 简要概述了自聚焦、克尔效应等高阶非线性现象及其在光纤通信中的意义。 Ⅲ. 本书的特点 1. 严谨性与直观性并重： 在保持严格数学推导的同时，辅以大量的物理图像和工程实例，帮助读者建立直观理解。 2. 强调现代技术关联： 贯穿全书的案例均选取自现代光学工程领域，如光刻技术、光学传感、先进显微成像等。 3. 丰富的习题体系： 每章后附有计算题、分析题和开放性思考题，以巩固学习效果。 本书适合作为大学本科高年级和研究生阶段的专业核心课程教材，是光学工程领域研究人员案头的实用参考书。

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哎呀，這第四版，跟前幾版比起來，其實內容上並沒有翻天覆地的改變，大家心知肚明嘛，電磁學的基礎定律就是那幾條，你再怎麼改版，麥克斯威方程組還是擺在那裡。我比較欣賞它在應用層面的編排，特別是關於波導和輻射的部分，它用了很多實際的工程案例來輔助解釋，不像有些教科書只是一直丟公式。舉例來說，它解釋天線效率那一段，圖示非常清晰，讓我對法拉第的定律在實際應用中的理解加深了不少。唯一的缺點大概是印刷品質吧，有些圖表的線條印得有點糊，在對照著手寫筆記看的時候，偶爾會搞混幾個小細節，希望未來再版可以注意到這些細微的地方，畢竟是這麼貴的一本書，品質上應該更精益求精才對啊。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書最想抱怨的，是它對「歷史背景」著墨太少。雖然我們知道電磁學是建立在法拉第、麥克斯威等人的偉大發現之上，但這本書就像是直接把結果丟給你，要你自己去感受這些公式推導背後經歷了多少次的失敗與修正。例如，在講述從高斯定律推導出電位移向量 $mathbf{D}$ 的時候，如果能多加一段話說明當初人們在面對「非線性介質」時遇到的困境，或許能讓讀者對這個概念的物理意義有更深層的體會。它太專注於數學的嚴謹性，反而讓電磁學這門原本充滿奇妙現象的學科，變得有點像是冷冰冰的數學遊戲。希望未來的修訂版，能在保持嚴謹的同時，稍微注入一點點「科學故事」的元素。

评分☆☆☆☆☆

說到這本《電磁學》，我個人最大的心得是：它不是用「讀」的，而是用「解」的。如果你只是把課本從頭到尾掃一遍，那你大概只會記得一些名詞解釋。真正的精華都在習題裡頭，那些課後習題的難度，簡直是把期中考的難度直接拉高了兩級。我記得有幾題關於坡印亭向量的計算，光是要想清楚該用哪種座標系，就得在紙上畫草圖畫到紙張都快爛掉了。不過，當你真的把那些硬骨頭的題目啃下來之後，那種豁然開朗的感覺，真的比任何補習班老師講的都來得有用。這本書根本就是一本自我挑戰的聖經，能把它徹底搞懂，你對物理的直覺也會跟著提升一個層次。

评分☆☆☆☆☆

這本《電磁學》第四版，說真的，我從大一第一次拿起這本課本開始，就覺得它根本是個魔王級的參考書。我們教授上課的進度跟不上這本書的深度，尤其是那些向量微積分和偏微分方程的部分，每次看到梯度、散度、旋度這些符號就頭皮發麻。不過，如果你真的想把電磁學搞懂，這本書的觀念建立絕對是沒話說的紮實。它的例題解析雖然有點囉嗦，但每一步推導都清清楚楚，尤其是在處理靜電學的邊界條件那幾章，光是讀懂那些圖例就花了我好幾個晚上。坦白講，對那種只想混個學分的同學來說，這本書可能太硬了，但對於未來想走半導體、通訊或者電力系統的理工科學生，這本絕對是案頭必備的工具書，只是要做好心理準備，它會榨乾你大部分的課餘時間。

评分☆☆☆☆☆

從一個稍微有點距離的角度來看，我得說，這本《電磁學》的敘事風格非常「學術」。它完全沒有嘗試用什麼輕鬆幽默的口吻來拉近與讀者的距離，就是非常標準、嚴謹的物理系教科書寫法。這優點是邏輯鏈條無懈可擊，缺點就是對初學者極度不友善。我記得我大學同學有人因為看不懂它對「自由空間中的電磁場」的定義，直接就想換組別了。但反過來說，如果你想準備國內外的研究所考試，這本就是避不開的聖經。它的術語翻譯和慣用符號，完全符合台灣主流教材的標準，這點倒是省去了我們轉換思考模式的麻煩，算是「在地化」做得不錯的地方。