信息光学教程（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　为适应面向21世纪的信息光学教学的需要，《信息光学教程（第二版）》系统介绍衍射的数值计算方法，包含了目前大学本科信息光学课程的主要内容.全书内容包括：数学预备知识、标量衍射理论、衍射积分的数值计算及应用、衍射受限成像、光学信息处理、部分相干理论、全息照相、全息干涉计量、数字全息以及光波分复用中的基本器件与网络.为适应现代光信息的数字化发展趋势，光盘还提供了与教材内容相适应并得到实验证实的MATLAB数字仿真程序.
　　《信息光学教程（第二版）》可以作为高等院校“光学”“光学工程”“电子科学与技术”“光信息科学”等专业的本科生及研究生教材，也可以供相关专业的研究生及科技工作者参考，书中打“*”号部分主要适用于研究生及科技工作者，

内页插图

目录

第二版前言
第一版前言

第1章 数学预备知识
1．1 常用的几种非初等函数
1．2 二维傅里叶变换
1．3 线性系统
1．4 二维抽样定理
习题1
参考文献

第2章 标量衍射理论
2．1 光波的复函数表示
2．2 标量衍射理论
2．3 夫琅禾费衍射的计算实例
2．4 菲涅耳衍射积分的计算及应用实例
2．5 柯林斯公式
习题2
参考文献

第3章 衍射积分的数值计算及应用
3．1 离散傅里叶变换与傅里叶变换的关系
．2 菲涅耳衍射积分的快速傅里叶变换计算
3．3 经典衍射公式及其快速傅里叶变换计算
3．4 柯林斯公式的计算
3．5 衍射数值计算的应用实例
习题3
参考文献

第4章 衍射受限成像
4．1 透镜的光学变换性质
4．2 衍射受限系统的相干光照明成像
4．3 衍射受限系统的非相干照明成像
4．4 相干成像与非相干成像的比较
习题4
参考文献

第5章 光学信息处理
5．1 阿贝二次成像理论和阿贝一波特实验
5．2 空间频率滤波系统和空间滤波器
5．3 空间滤波器的应用实例
5．4 相干光信息处理系统
5．5 非相干光信息处理系统
习题5
参考文献

第6章 部分相干理论
6．1 引言
6．2 可见度
6．3 互相干函数及相干度
6．4 时间相干和空间相干
6．5 恒星干涉仪
习题6
参考文献

第7章 全息照相
7．1 全息照相的基本原理
7．2 几种其他主要类型的全息图
7．3 全息照相的应用概况
习题7
参考文献

第8章 全息干涉计量
8．1 单曝光法或实时全息法
8．2 二次曝光全息干涉计量或双曝光法
8．3 时间平均法原理及其应用
8．4 全息系统的智能化、小型化、多功能化
习题8
参考文献

第9章 数字全息
9．1 离轴数字全息及波前的1-FFT重建
9．2 1-FFT方法重建波前的噪声研究及消除
9．3 基于虚拟数字全息图的波前重建
9．4 彩色数字全息
9．5 数字全息在光学检测中的应用
习题9
参考文献

第10章 光波分复用中的基本器件与网络
10．1 光波在光纤中的传播
10．2光纤布拉格光栅
10．3光波在波导中的传播
10．4平面阵列波导光栅
10．5光信号的发送、接收和放大
10．6光波分复用网络
习题10
参考文献

附录A 柯林斯公式推导
附录B 散射光全息干涉图像的理论模型
附录C 本书提供的MATLAB程序
附录D 如何在MATLAB7．X环境下运行M文件
附录E 如何下载本书光盘内容及光盘文件的使用
全书习题参考答案

深入理解材料的微观世界：固体物理导论（第X版） ——探索物质结构、电子行为与量子效应的基石之作 本书旨在为物理学、材料科学、化学、电子工程等相关领域的本科生、研究生以及专业研究人员提供一套全面、深入且易于理解的固体物理学导论。与侧重于光与物质相互作用的传统光学教材不同，《固体物理导论》聚焦于晶体内部的原子排列、电子的量子力学行为及其宏观物理性质的起源。 本书结构与核心内容概述： 本教材分为五个主要部分，层层递进，系统地构建起对晶体物质的深刻认知。 第一部分：晶体结构与晶格振动（宏观对称性与微观形貌） 本部分是理解所有固体物理现象的基础，它从几何学的角度描述了构成固体的基本单元——晶体。 第一章：晶体学的基本概念 详细阐述了晶体周期性、晶格、基矢、布拉维点阵的概念。重点讲解了密堆积结构（如面心立方FCC、六方最密堆积HCP）的几何特征及其晶体学描述方法，包括晶面指数（米勒指数）的确定与物理意义。此外，引入了倒易点阵的概念，为后续的能带理论奠定几何基础。 第二章：晶体结构分析与衍射 深入探讨了实验确定晶体结构的手段。详尽介绍了X射线衍射（XRD）的基本原理，包括布拉格定律的推导与应用。同时，讨论了电子衍射和中子衍射在确定原子、分子及磁性结构方面的独特优势。对衍射图案的解读和结构因子计算进行了详尽的数学处理。 第三章：晶格振动与声子 本章从量子力学的角度审视晶体内部的原子运动。首先，以一维和三维晶格模型（如笛卡尔坐标系下的原子链模型）为基础，推导出晶格振动的色散关系，引入声子的概念——晶格振动的量子化激发态。详细讨论了声子谱（声学支与光学支）的物理意义，并深入分析了声子对材料比热容的贡献（德拜模型与爱因斯坦模型）。最后，探讨了声子-声子相互作用（非线性项）及其在热导率中的关键作用。 --- 第二部分：电子的能带理论（量子力学的核心应用） 这是固体物理学的核心部分，解释了导体、半导体和绝缘体性质的根本区别。 第四章：电子在周期性势场中的运动 从薛定谔方程出发，系统推导了布洛赫定理，阐明了电子在周期性晶格势场中必须以特定的波函数形式存在。重点讲解了布洛赫波的物理图像。 第五章：晶体中的能带结构 基于布洛赫定理，详细分析了能带的形成过程。引入了布里渊区的概念，并结合$mathbf{k}cdotmathbf{p}$微扰理论，解释了自由电子模型如何被修正以形成实际的能带结构，包括价带、导带和禁带的物理意义。对简易模型（如紧束缚法）在描述能带宽度上的应用进行了阐述。 第六章：电子的有效质量与输运性质 定义并计算了电子的有效质量 $m^$，并解释了其在能带结构梯度中的物理来源。利用有效质量的概念，结合能带结构，解释了金属中的费米面、半导体中的本征激发和杂质能级。探讨了电子在电场和磁场下的动力学行为。 --- 第三部分：电子的统计力学与输运现象 本部分将量子能带结构与统计物理相结合，解释宏观电学性质。 第七章：电子的填充与费米能级 详细阐述了费米-狄拉克统计在电子系统中的应用。定义了费米能级 ($E_F$)，并分析了在零温和有限温度下电子的分布函数。讨论了在导体和半导体中费米能级的具体位置及其对导电性的决定性影响。 第八章：电导率与输运理论 基于玻尔兹曼输运方程（或更基础的弛豫时间近似），系统推导了金属和半导体的电导率表达式。深入分析了电子和空穴的迁移率（Mobility），并讨论了杂质散射、声子散射等主要的载流子散射机制对电阻率温度依赖性的影响。 --- 第四部分：磁性、介电性与热学性质 本部分扩展至非电学性质，探讨晶体内部的集体激发与场响应。 第九章：介电性质与铁电性 分析了电场作用下晶体中极化现象的起源。区分了电子极化、离子极化和取向极化。详述了德鲁德模型在描述等离子体振荡中的应用。重点介绍了铁电体的微观机制、居里点以及畴结构的概念。 第十章：磁性材料 系统地分类和解释了固体中的磁性现象。从朗之万理论出发，详细介绍了抗磁性（如汤姆孙理论）和顺磁性（如居里定律）。深入探讨了铁磁性的微观起源——交换作用，并引入了平均场理论来解释磁畴和磁化过程。简要介绍了反铁磁性与亚铁磁性。 第十一章：热学性质的再审视 回归晶格振动，利用声子气体模型，详细推导了晶体的热容（德拜T³定律的导出）。讨论了晶格热导率的计算，并重点分析了声子散射机制（包括声子-声子、声子-缺陷散射）如何决定材料的导热性能。 --- 第五部分：半导体物理的深入研究 本部分集中于最重要的现代功能材料——半导体。 第十二章：本征与掺杂半导体 精确计算了本征半导体的载流子浓度，定义了有效质量在半导体输运中的精确作用。详尽讨论了N型和P型杂质掺杂的物理过程，包括施主能级和受主能级，以及杂质能级对费米能级的影响。 第十三章：半导体异质结与器件基础 分析了不同半导体材料接触时形成的PN结。详细阐述了PN结的势垒、耗尽区以及在平衡态、正向偏置和反向偏置下的电学特性（如二极管I-V曲线的物理图像）。简要介绍了晶体材料在光电效应中的应用基础。 总结： 本书力求在数学推导的严谨性与物理图像的直观性之间取得平衡。它为读者提供了一套完整的工具箱，用于分析和预测晶体材料在电、热、磁场作用下的宏观响应，是理解凝聚态物理前沿研究的必备阶梯。本书内容侧重于晶格、电子能带、统计分布和集体激发，与光学成像、光场调控等主题领域构成鲜明的对比。