Μαθήματα Οπτικής

Μαθήματα Οπτικής
ISBN 978-960-98531-8

Β' έκδοση, Σεπτέμβριος 2007
480 Σελίδες, Έγχρωμη Εκτύπωση

Ένα βιβλίο – σταθμός για το πώς πρέπει να διδάσκεται η Πανεπιστημιακή Οπτική. Με πλήρεις όρους, χωρίς κανένα συμβιβασμό στην επιστημονικότητα, αλλά ταυτόχρονα και κατανοητό και ελκυστικό.

Το πρώτο βιβλίο της σειράς, από τον Γιώργο Ασημέλλη, εξειδικευμένο στον Οπτική και την επεξεργασία οπτικού σήματος, που αποτελεί επιλογή 13 μαθημάτων στην τριτοβάθμια εκπαίδευση (ΑΕΙ – ΤΕΙ), δείγμα της αναγνώρισης που τυγχάνει στην επιστημονική κοινότητα.

Περιεχόμενα:

1. Οπτική και Φως

1.1. Θεωρίες για τη Φύση του Φωτός

1.2. Η Κυματική Φύση του Φωτός
      1.2.1. Το Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο
      1.2.2. Το Ηλεκτρομαγνητικο Κύμα
      1.2.3. Μαθηματικές Εξιδανικεύσεις και Πραγματικά Κύματα
      1.2.4. Μέτωπα Κύματος και Ακτίνες
      1.2.5. Κύματα και Αρχή του Huygens

1.3. Η Σωματιδιακή Φύση του Φωτός
      1.3.1. Μήπως το Φως είναι Σωματίδιο; (έκδοση Ι)
      1.3.2. Μήπως το Φως είναι Σωματίδιο; (έκδοση ΙΙ, Κβαντική Οπτική)
      1.3.3. Χαρακτηριστικά του Φωτονίου
      1.3.4. Σχέση Φωτονίων και ΗΜ Κυμάτων
      1.3.5. Πώς Διαδίδεται Ένα Φωτόνιο;

1.4. Η Κυματική Εικόνα της Ύλης

1.5. Εκπομπή και Απορρόφηση Φωτός

Παράρτημα 1.1. Φωτόνια και οι Νόμοι της Ανάκλασης και της Διάθλασης

Παράρτημα 1.2. Εξισώσεις Maxwell και η Διάδοση του Φωτός
                        Προσανατολισμοί Πεδιακών Μεγεθών
                        και Σχέσεις Μεταξύ τους

Παράρτημα 1.3. Ενέργεια στα ΗΜ Κύματα – Άνυσμα Poynting
                        Ορισμοί Ενεργειακών Μεγεθών
                        για την Ακτινοβολία και το Φως

Παράρτημα 1.4. Μετρώντας την Ταχύτητα του Φωτός

 

2. Γεωμετρική Οπτική

2.1. Διάδοση του Φωτός: Η Αρχή του Ελάχιστου Χρόνου
      2.1.1. Συνέπειες της Αρχής του Ελάχιστου Οπτικού Δρόμου
      2.1.2. Δράση Φακών και Κατόπτρων
2.2. Διάθλαση: Δίοπτρα και Φακοί
      2.2.1. Εστιακή Απόσταση Διόπτρου
      2.2.2. Εστιακή Απόσταση Φακού
      2.2.3. Παχείς Φακοί
      2.2.4. Ο Φακός ως Συλλέκτης Ακτίνων
      2.2.5. Ολική Εσωτερική Ανάκλαση και Οπτικές Ίνες
2.3. Σχηματισμός Ειδώλων
2.4. Ανάκλαση: Κάτοπτρα και Σχηματισμός Ειδώλων
2.5. Μικροσκόπια και Τηλεσκόπια
      2.5.1. Μικροσκόπια
      2.5.2. Τηλεσκόπια
2.6. Σφάλματα Φακών και Κατόπτρων
      2.6.1. Υπάρχει ο Τέλειος Φακός;
      2.6.2. Η Διαθλαστική Λειτουργία του Ανθρώπινου Οφθαλμού
      2.6.3. Μαθηματική Περιγραφή Σφαλμάτων: Πολυώνυμα Zernike
Παράρτημα 2.1. Μαθηματικές Αποδείξεις Νόμων Διάθλασης και Ανάκλασης
Παράρτημα 2.2. Μερικές Σκέψεις για την Αρχή του Fermat
Παράρτημα 2.3. Συντελεστές Stokes
Παράρτημα 2.4. Εστιακή Απόσταση Διόπτρου & Φακού
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

3. Πόλωση

3.1. Ο Διανυσματικός Χαρακτήρας του Φωτός
      3.1.1. Μερικά Πολωμένο Φως
3.2. Επεμβάσεις στο Φως: Από Φυσικό Φως σε Γραμμικά Πολωμένο
      3.2.1. Δημιουργία Γραμμικά Πολωμένου Φωτός
      3.2.2. Ανίχνευση Γραμμικά Πολωμένου και Φυσικού Φωτός
      3.2.3. Ο Γραμμικός Πολωτής Polaroid
3.3. Κυκλικά Πολωμένο Φως
      3.3.1. Κυκλικά Πολωμένο Φως: Σύνθεση Δύο Γραμμικά Πολωμένων Κυμάτων
      3.3.2. Και Εγένετο Κυκλικά Πολωμένο Φως
      3.3.3. Είναι Πράγματι Κυκλικά Πολωμένο Φως;
      3.3.4. Στροφορμή του Φωτός
3.4. Πόλωση και Φυσικά Φαινόμενα
      3.4.1. Πόλωση από Σκέδαση - το Μπλε Χρώμα του Ουρανού
      3.4.2. Πόλωση από Ανάκλαση και Διάθλαση
      3.4.3. Συντελεστές Ανάκλασης Fresnel
3.5. Διπλοθλαστικότητα - Διάδοση σε Ανισότροπο Μέσο
      3.5.1. Τεχνητή Διπλοθλαστικότητα
3.6. Στροφή Γραμμικά Πολωμένου Φωτός
      3.6.1. Οπτική Ενεργότητα
      3.6.2. Μαγνητο-Οπτικό Φαινόμενο Faraday
      3.6.3. Ηλεκτρο-Οπτικό Φαινόμενο
      3.6.4. Αρχή Λειτουργίας Οθονών Υγρών Κρυστάλλων
Παράρτημα 3.1. Σύνθεση Γραμμικά Πολωμένων Κυμάτων
Παράρτημα 3.2. Πόλωση από Σκέδαση
Παράρτημα 3.3. Πόλωση από Ανάκλαση - Συντελεστές Fresnel
Παράρτημα 3.4. Θεωρητική Ερμηνεία Διπλοθλαστικότητας
Παράρτημα 3.5. Θεωρητική Ερμηνεία Οπτικής Ενεργότητας
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

4. Διασκεδασμός & Απορρόφηση

4.1. Η Προέλευση του Δείκτη Διάθλασης
      4.1.1. Το Μηχανικό Ανάλογο Lorentz
4.2. Η Φυσική Σημασία του Φανταστικού Μέρους
4.3. Εξάρτηση από τη Συχνότητα
      4.3.1. Διασκεδασμός σε Αραιά Μέσα
      4.3.2. Διασκεδασμός σε Αγώγιμα Αέρια και Μέταλλα
      4.3.3. Διασκεδασμός σε Πυκνά Μέσα
      4.3.4. Φάσματα Εκπομπής και Απορρόφησης – Χρώματα Αντικειμένων
4.4. Διασκεδασμός και Πειραματικές Διαδικασίες Μέτρησης
4.5. Γραμμικές Προσεγγιστικές Σχέσεις για το Δείκτη Διάθλασης
      4.5.1. Προσέγγιση Sellmeier
      4.5.2. Προσέγγιση Cauchy
4.6. Το Άπλωμα ενός Κυματοπαλμού - η Ταχύτητα Ομάδας
      4.6.1. Φασική Ταχύτητα και Ταχύτητα Παλμού (Ομάδας)
      4.6.2. Συνέπειες του Διασκεδασμού στις Οπτικές Επικοινωνίες
Παράρτημα 4.1. Έχουν Όλα τα Υλικά Θετικό Δείκτη Διάθλασης;
Παράρτημα 4.2. Η Πράσινη Αναλαμπή
Παράρτημα 4.3. Στοιχεία Χρωματομετρίας
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

5. Συμβολή

5.1. Προσθέσεις Φωτός που Δίνουν Σκότος
      5.1.1. Προϋποθέσεις Συμβολής και Συμφωνία Κυμάτων
      5.1.2. Διαφορά Φάσης και Διαφορά Οπτικού Δρόμου για Μέγιστα & Ελάχιστα
      5.1.3. Συμφωνία και Ευκρίνεια Κροσσών
      5.1.4. Η Συμβολή ως Πρόσθεση Διανυσμάτων
5.2. Διατάξεις Συμβολής – Πείραμα Δύο Σχισμών Young
      5.2.1. Το Πείραμα Δύο Σχισμών του Young
      5.2.2. Σκέψεις για τη Φύση του Φωτός με Αφορμή το Πείραμα Young
      5.2.3. Μαθηματικό Μοντέλο Διάταξης Young - Μέτρηση Μήκους Κύματος
      5.2.4. Εναλλακτικοί Τρόποι Μαθηματικού Μοντέλου Διάταξης Young
      5.2.5. Μη Μονοχρωματική Πηγή και Κροσσοί Συμβολής
5.3. Συμβολή από Λεπτά Διαφανή Πλακίδια
      5.3.1. Σαπουνόφουσκες και Μη Ανακλαστικά Γυαλιά
      5.3.2. Σφηνοειδής Πλάκα
      5.3.3. Δακτύλιοι του Newton
5.4. Συμβολή Πολλαπλών Δεσμών
      5.4.1. Συμβολή Πολλαπλών Δεσμών από Διαφανή Πλακίδια
      5.4.2. Συμβολή Δεσμών και Αρχή του Ελάχιστου Οπτικού Δρόμου
5.5. Συμβολόμετρο Michelson
Παράρτημα 5.1. Ο Αιθέρας δεν Υπάρχει!
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

6. Περίθλαση

6.1. Το Γενικευμένο Πρόβλημα της Περίθλασης
      6.1.1. Το Νόημα της Αρχής του Huygens και η Αρχή του Babinet
      6.1.2. Μαθηματική Θεμελίωση της Περίθλασης
      6.1.3. Περίθλαση Fresnel
      6.1.4. Περίθλαση Fraunhofer
6.2. Περίθλαση από Σχισμή
      6.2.1. Περίθλαση από Ορθογώνιο Άνοιγμα
6.3. Περίθλαση από Κυκλικό Άνοιγμα
      6.3.1. Πόσο Καλή Είναι η Όρασή μας;
      6.3.2. Χαρακτηρισμός Οξύτητας Ειδώλου
6.4. Όμοια και Ομοιόθετα Περιθλαστικά Ανοίγματα
      6.4.1. Περίθλαση από Τρεις Σχισμές
6.5. Φράγμα Περίθλασης
      6.5.1. Εφαρμογή: Μονοχρωμάτορας
      6.5.2. Περίθλαση Ακτίνων Χ από Κρύσταλλο
Παράρτημα 6.1. Γνωστά Ζεύγη Μετασχηματισμών Fourier
Παράρτημα 6.2. Ιδιότητες Μετασχηματισμών Fourier
Παράρτημα 6.3. Ανάλυση Fourier Συστημάτων Απεικόνισης
Παράρτημα 6.4. Περίθλαση από Κυκλικό & Ορθογώνιο Άνοιγμα
Παράρτημα 6.5. Κατανομή Έντασης Φράγματος Περίθλασης
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

7. Αρχές Λειτουργίας των Laser

7.1. Η Ατομική Δομή της Ύλης
      7.1.1. Ενεργειακές Στάθμες Ατόμων-Μορίων
      7.1.2. Επιτρεπτές Μεταβάσεις
      7.1.3. Ας Μιλήσουμε για Καταλήψεις...
7.2. Μηχανισμοί Απορρόφησης και Εκπομπής Ακτινοβολίας
      7.2.1. Εκπομπή Ακτινοβολίας Μέλανος Σώματος
7.3. Η Δομή του Laser
      7.3.1. Φωτονικές Διεργασίες στο Laser
      7.3.2. Ο Ρόλος του Ενεργού Μέσου
      7.3.3. Οπτική Κοιλότητα και Ρυθμοί Ταλάντωσης
      7.3.4. Λειτουργία της Οπτικής Κοιλότητας
      7.3.5. Απολαβή Ενισχυτή
      7.3.6. Το Laser Τεσσάρων Επιπέδων
      7.3.7. Ιδιότητες Ακτινοβολίας Laser
7.4. Ειδικές Τεχνικές Laser
      7.4.1. Μέθοδος Μετατροπής Q (Q-Switching)
      7.4.2. Μέθοδος Εγκλείδωσης Ρυθμού (Mode-Locking)
      7.4.3. Παραγωγή Δεύτερης Αρμονικής
      7.4.4. Διαμόρφωση Δέσμης Laser - Gaussian Δέσμες
7.5. Η Μεγάλη Ποικιλία των Laser
      7.5.1. Λίγα Ιστορικά
      7.5.2. Κατηγορίες των Laser
      7.5.3. Αντιπροσωπευτικοί Τύποι Laser
7.6. Εφαρμογές των Laser
Παράρτημα 7.1. Πυκνότητα Ρυθμών Ταλάντωσης
Προτεινόμενη Βιβλιογραφία

Όλα τα βιβλία μας είναι καταχωρημένα στο σύστημα Εύδοξος, τη νέα ηλεκτρονική υπηρεσία για άμεση και ολοκληρωμένη παροχή Συγγραμμάτων στους φοιτητές ΑΕΙ & ΤΕΙ.