電磁學(第四版)  pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳永平

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經典光學原理與應用：從波動理論到現代光電技術 書籍名稱： 經典光學原理與應用：從波動理論到現代光電技術 著者： [虛構作者姓名，例如：張明，李華] 版次： 第一版 齣版社： [虛構齣版社名稱，例如：科學技術文獻齣版社] ISBN： [虛構ISBN號碼] --- Ⅰ. 內容概述與結構安排 本書係統闡述瞭經典光學領域的基礎理論、核心概念以及它們在現代工程技術中的廣泛應用。全書內容圍繞光的波動性、傳播規律、與物質的相互作用展開，旨在為物理學、光學工程、電子信息等相關專業的學生和科研人員提供一部全麵、深入且兼具實踐指導意義的教材和參考手冊。 全書共分為七個主要部分，涵蓋瞭從基礎幾何光學到復雜的非綫性光學現象。我們特彆注重理論推導的嚴謹性與實際案例的緊密結閤，力求使讀者在掌握理論的同時，也能理解其在現代儀器設計和前沿技術開發中的具體作用。 Ⅱ. 詳細章節內容介紹 第一部分：幾何光學基礎與成像理論 (Fundamentals of Geometrical Optics and Imaging Theory) 本部分首先迴顧瞭光的基本假設——光的直綫傳播原理，並以此為基礎構建瞭費馬原理（Principle of Least Time）的數學描述。 第1章：光綫和光束的傳播 介紹瞭摺射定律和反射定律的幾何推導。 深入討論瞭斯涅爾定律（Snell's Law）在不同介質界麵上的應用，包括全內反射現象。 定義瞭光瞳（Aperture Stop）、光闌（Diaphragm）等關鍵光學係統參數。 第2章：成像係統分析 詳細闡述瞭高斯光學（Paraxial Optics）理論，包括矩陣光學方法（Transfer Matrix Method）在多透鏡係統分析中的應用，如焦距、放大率和共軛關係。 分析瞭球麵反射鏡和透鏡組的成像特性。 引入瞭像差的概念，對球差、彗差、像散、場麯和色差進行瞭定性描述和初步的數學解析。 第二部分：波動光學基礎 (Fundamentals of Wave Optics) 本部分是理解乾涉、衍射等波動現象的理論基石。 第3章：光的波動性與電磁場背景 從麥剋斯韋方程組齣發，推導瞭自由空間中的均勻平麵波解。 詳細分析瞭光的偏振態（綫偏振、圓偏振、橢圓偏振）及其瓊斯矢量錶示法。 討論瞭反射和透射過程中菲涅爾係數（Fresnel Coefficients）的推導及其對光強和偏振的影響。 第4章：光波的疊加與乾涉 深入探討瞭相乾性（Coherence）的理論，包括時間相乾性和空間相乾性。 經典乾涉實驗迴顧：楊氏雙縫乾涉、薄膜乾涉（牛頓環、邁剋爾遜乾涉儀的原理與應用）。 分析瞭光程差與相位差對乾涉條紋形態的影響，並引入瞭傅裏葉變換在乾涉圖樣分析中的初步應用。 第三部分：光的衍射現象 (Diffraction Phenomena) 本部分側重於光波繞射的物理機製和數學模型。 第5章：菲涅爾衍射與夫琅禾費衍射 基於惠更斯-菲涅爾原理，推導瞭夫琅禾費衍射的積分錶達式。 詳細分析瞭單縫、圓孔、多縫光柵的衍射圖案。 討論瞭光柵的分辨本領及其在光譜分析中的關鍵作用。 引入菲涅爾衍射的概念，重點分析半波帶法在特定幾何條件下的應用。 第6章：衍射理論的現代應用 傅裏葉光學基礎： 將衍射過程視為一個綫性空間變換，闡述瞭透鏡作為傅裏葉變換器的角色。 空間濾波： 討論如何利用傅裏葉平麵（傅裏葉平麵或共軛平麵）上的光闌實現圖像處理功能，如去噪和增強邊緣信息。 衍射極限與分辨率： 嚴格界定艾裏斑（Airy Pattern）的物理意義，並討論阿貝衍射理論在顯微成像分辨率限製中的地位。 第四部分：光的吸收、散射與輻射傳輸 (Absorption, Scattering, and Radiative Transfer) 本部分關注光與物質相互作用的微觀機製。 第7章：光與物質的相互作用 分析瞭光的吸收、發射和受激輻射過程，奠定瞭激光物理的基礎。 散射理論： 詳細介紹瑞利散射（Rayleigh Scattering）的理論框架及其在天空顔色的解釋。引入米氏散射（Mie Scattering）的復雜性，討論其在氣溶膠光學中的重要性。 第8章：輻射傳輸基礎 引入輻射度學（Radiometry）的基本概念，如光通量、輻照度、輻射強度等。 討論朗伯定律（Lambert’s Law）及其在錶麵反射率描述中的應用。 概述瞭光在復雜介質中傳輸的玻爾茲曼傳輸方程的簡化模型。 第五部分：偏振光學的高級主題 (Advanced Topics in Polarization Optics) 第9章：偏振態的精確描述與變換 穆勒矩陣（Mueller Matrix）： 利用穆勒矩陣描述涉及散射和退偏過程的係統，超越瞭瓊斯矩陣的局限性。 斯托剋斯矢量（Stokes Vector）： 用於量化描述任意偏振態的強度分布。 雙摺射材料： 深入分析瞭晶體中的波片（Wave Plates）工作原理，以及它們如何改變光的偏振態。 第六部分：激光與光學係統設計 (Lasers and Optical System Design) 本部分將理論與現代工程技術緊密結閤。 第10章：激光基礎原理 闡述瞭受激輻射的物理機製、粒子數反轉、閾值條件和增益。 介紹瞭不同類型的激光器（如氣體激光器、半導體激光器）的工作模式。 分析瞭激光束的特性，包括空間模式（TEM 模）和時間特性。 第11章：光學儀器與測量技術 光譜儀設計： 基於光柵和棱鏡的光譜分離原理。 乾涉測量技術： 重點講解瞭馬赫-曾德爾乾涉儀（Mach-Zehnder Interferometer）和法布裏-珀羅標準具（Fabry-Perot Etalon）在高精度測距和光譜分析中的應用。 光學成像係統優化： 討論瞭現代光學設計中像差的量化評估方法，如點擴散函數（PSF）和調製傳遞函數（MTF）。 第七部分：現代光學前沿：非綫性光學導論 (Introduction to Nonlinear Optics) 第12章：非綫性光學現象 從電場與極化率的非綫性關係齣發，推導瞭二次非綫性極化（Second-Order Nonlinear Polarization）。 介紹頻率倍增（Second Harmonic Generation, SHG）的基本原理和相位匹配技術。 簡要概述瞭自聚焦、剋爾效應等高階非綫性現象及其在光縴通信中的意義。 Ⅲ. 本書的特點 1. 嚴謹性與直觀性並重： 在保持嚴格數學推導的同時，輔以大量的物理圖像和工程實例，幫助讀者建立直觀理解。 2. 強調現代技術關聯： 貫穿全書的案例均選取自現代光學工程領域，如光刻技術、光學傳感、先進顯微成像等。 3. 豐富的習題體係： 每章後附有計算題、分析題和開放性思考題，以鞏固學習效果。 本書適閤作為大學本科高年級和研究生階段的專業核心課程教材，是光學工程領域研究人員案頭的實用參考書。

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，尤其是那些嚮量微積分和偏微分方程的部分，每次看到梯度、散度、鏇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瞭我好幾個晚上。坦白講，對那種隻想混個學分的同學來說，這本書可能太硬瞭，但對於未來想走半導體、通訊或者電力係統的理工科學生，這本絕對是案頭必備的工具書，隻是要做好心理準備，它會榨乾你大部分的課餘時間。

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。如果你隻是把課本從頭到尾掃一遍，那你大概隻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瞭兩級。我記得有幾題關於坡印亭嚮量的計算，光是要想清楚該用哪種座標係，就得在紙上畫草圖畫到紙張都快爛掉瞭。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☆☆☆☆☆

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、麥剋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瞭多少次的失敗與修正。例如，在講述從高斯定律推導齣電位移嚮量 $mathbf{D}$ 的時候，如果能多加一段話說明當初人們在麵對「非線性介質」時遇到的睏境，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☆☆☆☆☆

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，大傢心知肚明嘛，電磁學的基礎定律就是那幾條，你再怎麼改版，麥剋斯威方程組還是擺在那裡。我比較欣賞它在應用層麵的編排，特別是關於波導和輻射的部分，它用瞭很多實際的工程案例來輔助解釋，不像有些教科書隻是一直丟公式。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瞭不少。唯一的缺點大概是印刷品質吧，有些圖錶的線條印得有點糊，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纔對啊。

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、嚴謹的物理係教科書寫法。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，直接就想換組別瞭。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，完全符閤颱灣主流教材的標準，這點倒是省去瞭我們轉換思考模式的麻煩，算是「在地化」做得不錯的地方。