Classical and Modern Optics

光学是一门研究光的性质、现象、传播规律以及应用的学科，它包括经典光学和现代光学两个大的分支。经典光学主要研究光的波动性质，包括几何光学和波动光学，而现代光学则更倾向于研究光的粒子性以及与物质的相互作用，包括量子光学、非线性光学等。本书“Classical and Modern Optics”就是一本旨在涵盖经典与现代光学理论基础和应用的英文教科书。 书中提到了线性代数的部分，这是光学理论中不可或缺的数学工具。线性代数的概念和方法在描述光的传播、分析光学系统等方面发挥着至关重要的作用。书中详细介绍了线性代数的基础知识，比如定义、线性变换、矩阵运算、特征值和特征向量等。这些数学工具是理解和应用光学原理的基础，因此在书中占有重要的地位。 然后，书中转向了光线光学（Ray Optics），这是一个经典的光学分支，它基于光线的概念，使用光线追踪的方法来描述光在空间中的传播路径。本书详细讨论了光线光学的基本原则，包括费马原理（Fermat’s Principle）及其应用，以及抛物线光线（Paraxial Rays）的概念，这是在小角度或小孔径情况下对光线传播的近似处理，对于简化复杂的光学系统分析至关重要。矩阵光学（Matrix Optics）作为光线光学的一个重要部分，通过矩阵方法来描述光线经过光学系统的过程，使得光学系统的分析和设计可以更为系统和直观。 进一步，书中探讨了复合光学系统（Composite Systems），特别是薄透镜（Thin Lens）的光学模型，这是一个研究多个光学元件组合在一起时整体系统性能的典型例子。复合系统分析在光学设计和系统优化中扮演了重要角色，使得我们能够理解和预测复杂系统中的光线行为。 稳定腔（Resonator Stability）是激光物理中的一个重要概念，书中专门对此进行了讨论。稳定性条件、周期性运动和标准形式的稳定性分析都是这部分内容的重点，它们对于理解激光器工作原理以及确保激光系统稳定运行具有基础性的作用。 书中提及了非抛物线光线（Nonparaxial Rays），这是对光线光学的一个重要补充。在大角度或大孔径条件下，光线的抛物线近似不再成立，必须使用非抛物线光线来精确描述光线的传播，这是对光学系统进行高精度分析的必要条件。 本书作者是Daniel A. Steck，他来自美国俄勒冈大学的光学中心以及物理系。本书在2006年首次出版，并在2017年进行了修订。本书遵循开放出版许可（Open Publication License）规定，允许在满足一定条件下的分享和复制，但对修改版本和衍生作品的分发则需要获得版权持有人的明确许可。 本书的编写得到了多方面的贡献，比如Jonathan Mackrory、Kirk Madison、Eryn Cook等人对书稿提出了修改建议，还有很多人提供了纠正和评论。这体现了本书在撰写和修订过程中吸收了来自学术界和研究领域的广泛意见，提高了其内容的准确性和教学的适用性。 这本书的目录结构分为多个部分，涵盖了线性代数回顾、光线光学、复合系统、稳定腔以及非抛物线光线等内容，这为读者提供了一套系统的光学知识体系。其中，线性代数的回顾为理解光学中的数学模型打下了基础；光线光学及其应用，费马原理的例证，矩阵光学的方法论，以及复合系统分析，尤其是薄透镜模型，这些都构成了光学系统设计和分析的基础；稳定腔的讨论深入到了激光物理学的核心内容；非抛物线光线的介绍则为高级光学问题的解决提供了理论支持。这些内容的覆盖使本书成为光学领域内一本全面且深入的参考资料。 作为对本书内容的总结，其不仅在学术界得到认可，也对学习和应用光学知识的人士提供了极大的帮助，特别是书中将复杂光学理论以简化的方式呈现出来，这正是英文科技文献中比较常见的优秀表述方式，与中文文献的表达方式形成了鲜明对比。对于希望了解和深入研究光学的学生和专业人士来说，这本书无疑是一本宝贵的资源。