隱形眼鏡學(2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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江東信

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《光影流转：现代光学与视觉科学探索》 图书简介 本书是一部系统而深入的现代光学与视觉科学的综合性著作，旨在为理工科学生、科研人员以及对光与视觉现象充满好奇的读者提供一个全面而前沿的知识框架。全书内容紧密围绕基础物理光学、几何光学、波动光学在现代技术中的应用，以及人眼视觉系统的生物物理学和信息处理机制展开，力求在理论的严谨性与应用的广泛性之间找到最佳平衡。 --- 第一部分：经典光学基石与现代诠释 本部分奠定全书的理论基础，对光的本性及其在介质中的传播规律进行详尽的探讨。 第一章：光的基础：电磁波理论的重申与发展 本章从麦克斯韦方程组出发，回顾经典电磁波理论如何精确描述光的传播特性。重点分析了光波的横波性质、偏振态的数学描述（包括线偏振、圆偏振和椭圆偏振），并引入了光的量子化概念——光子，作为理解光与物质相互作用的必要前提。深入探讨了光在不同电介质、磁介质中的传播速度、折射率的频率依赖性（色散现象），并详细阐述了群速度与相速度的区别及其物理意义。 第二章：几何光学：光线追踪与成像系统 几何光学作为处理宏观尺度光传播的实用工具，在本章得到详尽论述。内容涵盖光的反射、折射定律（斯涅耳定律），并引入了费马原理作为几何光学的变分基础。重点分析了平面、球面和抛物面反射镜的成像原理，以及透镜的成像特性，包括光焦度、焦距的计算。随后，深入讨论了成像系统的三大基本像差：球差、彗差和像散，并介绍了消像差的设计原则，如非球面校正和利用特定玻璃材料进行色差校正的方法。本章特别强调了矩阵光学在描述复杂光学系统（如多元件镜头组）中的应用，通过光线传输矩阵简洁高效地分析系统性能。 第三章：波动光学：干涉、衍射与偏振 波动光学是理解光本质的关键。本章从惠更斯-菲涅耳原理出发，推导了单缝、双缝的衍射强度分布公式，并详细分析了衍射极限在成像分辨率中的决定性作用。干涉现象方面，系统介绍了杨氏干涉、薄膜干涉（如牛顿环和迈克尔逊干涉仪），并深入探讨了利用傅里叶光学原理对干涉和衍射图样进行分析的方法。偏振部分不仅回顾了琼斯矩阵的应用，还探讨了双折射材料（如方解石晶体）中的光线分离现象，以及利用波片（半波片、四分之一波片）精确控制光束偏振态的技术。 --- 第二部分：现代光学技术与应用 本部分将理论知识应用于现代工程和前沿科技领域，展示光学在信息、制造和传感中的核心地位。 第四章：激光原理与应用 激光作为一种相干性、单色性极佳的光源，是现代光学技术的核心。本章详细阐述了受激辐射、粒子数反转、激光腔的稳定性判据（ABCD矩阵法）和泵浦机制。分类介绍了不同类型激光器的工作原理，如气体激光器（He-Ne）、半导体激光器和固体激光器（Nd:YAG）。在应用方面，重点讨论了激光在精密测量（如激光测距、干涉测量）、材料加工（切割、焊接）以及光纤通信中的关键作用。 第五章：光与物质的相互作用：光谱学基础 光与物质的相互作用是信息获取和材料分析的基石。本章深入探讨了原子和分子的能级结构，介绍吸收、发射、荧光和磷光现象的物理机制。详细分析了不同光谱技术，如紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、红外光谱（IR）和拉曼光谱的原理、仪器结构和数据解读。本章还涉及非线性光学现象的初步介绍，如倍频（Second Harmonic Generation, SHG）及其在产生新波长光源中的应用。 第六章：光学成像与显示技术 本章聚焦于如何利用光学系统捕获和再现图像。从数字成像传感器（CCD/CMOS）的像素结构、量子效率和噪声特性入手，分析了影响数字图像质量的关键参数。在显示技术方面，系统对比了液晶显示（LCD）、有机发光二极管（OLED）和微电子机械系统（MEMS）投影技术的工作原理及其优缺点。此外，还探讨了先进的成像技术，如共聚焦显微成像和光学相干层析成像（OCT），强调它们如何突破传统衍射极限，实现三维和深度信息的获取。 --- 第三部分：视觉科学：生物光学与信息处理 本部分跨越物理学边界，转向人眼这一精密的生物光学接收器，探讨视觉的生物物理学和认知基础。 第七章：人眼的光学系统 本章将人眼视为一个复杂的生物光学仪器。首先详细剖析了角膜、晶状体和玻璃体的光折射特性，以及它们如何共同形成“人眼光学模型”。重点分析了眼睛的调节（Accommodation）机制，即晶状体曲率变化如何实现对不同距离物体的清晰聚焦。本章深入讨论了眼睛的主要像差（如球面像差和色像差），并解释了瞳孔大小对成像质量和景深的影响。 第八章：视网膜与光电转换 本章聚焦于光信号如何被转化为神经电信号。详细描述了视网膜的结构层次，特别是光感受器细胞——视杆细胞和视锥细胞的超微结构。重点解析了光色素分子（如视紫红质）在吸收光子后发生的顺式-反式异构化过程，即光转导级联反应，这是将光能转化为生物电信号的关键步骤。对比分析了视杆细胞（负责弱光视觉和黑白视觉）和视锥细胞（负责高分辨率和色彩视觉）的功能差异。 第九章：视觉信息处理与色彩科学 本章探讨了从视网膜到大脑皮层的视觉信息加工过程。色彩视觉理论是核心内容，详细介绍了三色理论（Young-Helmholtz理论）和对立过程理论（Hering理论），并引入了CIE色彩空间（XYZ、Lab）作为量化和描述颜色的国际标准。分析了视觉适应性、对比度增强等机制如何影响我们对光强和色彩的感知。最后，本章探讨了视觉系统对运动和深度的感知，以及常见的视觉错觉现象，揭示了人脑对光学信号进行“主动解释”的复杂性。 --- 总结 《光影流转：现代光学与视觉科学探索》通过对基础物理、工程应用和生物机制的全面覆盖，为读者构建了一个多维度、跨学科的光与视觉知识体系。本书旨在激发读者对探索未知光现象的兴趣，并为其在光学工程、生物医学成像、信息技术和认知科学等领域的研究与实践打下坚实的基础。