Engineering Optics With Matlab

### 工程光学与MATLAB仿真 #### 一、引言与背景介绍 《Engineering Optics With MATLAB》是一本深入浅出地介绍了工程光学领域的传统主题，并结合MATLAB这一广泛使用的软件工具进行理论与应用模拟的专业书籍。该书由Ting-Chung Poon和Taegeun Kim两位在光学领域具有深厚研究背景的学者共同编著，通过本书的学习，读者不仅能够掌握几何光学的基础知识，还能够了解到波传播与衍射的基本原理以及傅立叶光学的一些核心概念。 #### 二、内容概览 本书共分为两个主要部分：第一部分介绍了传统的光学主题；第二部分则侧重于声光效应与电光效应的基础及其MATLAB仿真。 - **第一部分：传统光学主题** - **几何光学**：本书首先从费马原理出发，系统地介绍了几何光学的基础概念，包括光线传播规律、反射与折射定律等。 - **波传播与衍射**：随后，书中详细讲解了波动理论下的光波传播机制，特别是对于衍射现象的分析，如菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射等。 - **傅立叶光学**：这部分内容重点讲述了傅立叶变换在光学中的应用，尤其是如何利用傅立叶变换理解光场的分布及变化。 - **第二部分：现代光学技术及其MATLAB仿真** - **声光与电光效应**：这部分内容着重介绍了声光效应与电光效应的基本原理，以及它们在实际应用中的重要性。 - **MATLAB仿真**：为了帮助学生更好地理解和掌握上述理论，书中提供了大量的MATLAB程序实例，例如高斯光束的衍射、分步光束传播方法等。 #### 三、几何光学基础 几何光学是光学的一个分支，主要研究光在介质界面处的行为，如反射、折射和成像等问题。本书在介绍这部分内容时，强调了从费马原理出发来推导基本的几何光学定律的重要性。费马原理指出，光线总是沿着所需时间最短的路径传播，这一原理为几何光学提供了一个简洁而强大的理论基础。 #### 四、波动光学与衍射 波动光学则是研究光作为一种波动现象的学科。书中详细介绍了光波的传播特性，特别是衍射现象，这涉及到菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射等不同类型的衍射现象。通过对这些现象的数学建模，读者可以更深刻地理解波动光学的核心原理。 #### 五、傅立叶光学的应用 傅立叶光学是将傅立叶变换应用于光学系统的研究，它能够帮助我们更好地理解光场的频谱特性以及空间频率的变化。书中通过具体的例子，展示了如何利用MATLAB进行傅立叶变换的计算，这对于理解和设计光学系统具有重要意义。 #### 六、声光与电光效应 - **声光效应**：当光通过声场时，会受到声波的影响，这种现象称为声光效应。书中介绍了如何利用MATLAB模拟声光调制器的工作原理。 - **电光效应**：当光通过电场时，其传播性质会发生变化，这就是电光效应。本书通过具体实例，演示了如何使用MATLAB对电光调制器进行建模和仿真。 #### 七、MATLAB仿真案例 - **高斯光束的衍射**：本书提供了详细的MATLAB代码示例，用于模拟高斯光束通过障碍物时发生的衍射现象。 - **分步光束传播方法**：这是一种数值方法，用于模拟光束在非均匀介质中的传播。书中给出了如何使用MATLAB实现这一方法的具体步骤。 #### 八、结论 《Engineering Optics With MATLAB》这本书不仅涵盖了光学的基本原理，而且还提供了大量的MATLAB编程实例，使得理论知识与实际应用相结合，非常适合光学领域的初学者以及希望深入了解光学模拟的学生和研究人员阅读。通过本书的学习，读者可以建立起坚实的光学理论基础，并掌握使用MATLAB进行光学模拟的技能。