Принципы оптики -Principles of Optics
 Обложка издания, посвященного 60-летию 2019 г.
| |
| Автор | Макс Борн и Эмиль Вольф |
|---|---|
| Страна | объединенное Королевство |
| Язык | английский |
| Предмет | Оптика |
| Издатель | Pergamon Press |
Дата публикации |
1959 (1-е изд.) |
| Страницы | 852 |
| ISBN | 978-1-108-47743-7 Твердый переплет |
| OCLC | 1129406200 |
| 535 | |
| Класс LC | QC351 |
| Все идентификаторы относятся к изданию Seventh Anniversary Edition, опубликованному в 2019 году издательством Cambridge University Press с предисловием Питера Найта. | |
Принципы оптики , в просторечии известные как « Борн и Вольф» , - это учебник по оптике, написанный Максом Борном и Эмилем Вольфом, который первоначально был опубликован в 1959 году издательством Pergamon Press . Пройдя шесть изданий в Pergamon Press, книга была передана издательству Cambridge University Press, которое выпустило расширенное седьмое издание в 1999 году. Издание, посвященное 60-летию, было опубликовано в 2019 году с предисловием сэра Питера Найта . Он считается классической научной книгой и одной из самых влиятельных книг по оптике двадцатого века.
Задний план
В 1933 году Springer опубликовал книгу Макса Борна «Optik»; это касалось всех оптических явлений, для которых были применимы методы классической физики и , в частности, уравнения Максвелла . В 1950 году при поддержке сэра Эдварда Эпплтона , директора Эдинбургского университета, Борн решил выпустить обновленную версию своей книги «Оптик» на английском языке. Частично его мотивировала необходимость зарабатывать деньги, так как он недостаточно долго работал в Эдинбурге, чтобы заработать приличную пенсию, и в то время не имел права на пенсию за время работы в Германии.
Первая проблема, с которой пришлось столкнуться Борну, заключалась в том, что после того, как США присоединились к войне в 1941 году, «Оптик» был воспроизведен и широко продан в США вместе со многими другими книгами и периодическими изданиями. Это было сделано под эгидой Управления чужой собственности, которое было уполномочено конфисковывать собственность врага, так что ни авторы, ни издатели не получали никакой оплаты за эти продажи. Когда война закончилась, печать продолжалась без выплаты гонораров авторам или издателям. Борн регулярно писал, чтобы попытаться вернуть свою книгу, указывая, что он не иностранец, поскольку он был гражданином Великобритании в начале войны. Он заручился поддержкой различных людей и организаций, в том числе британского посла в Вашингтоне. В ответ он получил письмо, в котором говорилось, что ему придется заплатить 2% от розничной цены любой написанной им новой книги, основанной на «Оптике». Статья в Manchester Guardian о том, как Жан Сибелиус был лишен гонорара таким же образом, побудила его написать письмо с описанием его собственной ситуации. В конце концов, его права на книгу были возвращены, и он получил гонорары задним числом.
Он быстро понял, что важные разработки в оптике, которые произошли за годы, прошедшие с момента написания оригинальной книги, должны быть освещены. Он обратился к Деннису Габору , изобретателю голографии, с просьбой сотрудничать с ним в написании книги. Эмиль Вольф , научный сотрудник Кембриджского университета, был приглашен написать главу в книге. Впоследствии Габор выбыл из-за нехватки времени. Борн и Вольф были тогда главными авторами, а другие авторы - специалистами. Вольф написал несколько глав и отредактировал другие статьи; Вкладом Борна была модифицированная версия «Оптика», а также сотрудничество с Вольфом при планировании книги и множество дискуссий, касающихся спорных моментов, презентации и так далее.
Они надеялись завершить книгу к концу 1951 года, но были «слишком оптимистичны». Фактически книга была впервые опубликована в декабре 1959 года.
Проблемы с Pergamon Press и Робертом Максвеллом
Pergamon Press - научное издательство, основанное в 1948 году Робертом Максвеллом и Полем Росбаудом . Последний был научным консультантом Springer в Германии до и во время войны и был одним из редакторов журнала "Optik". Он также был тайным агентом союзников во время войны. Он убедил авторов разместить книгу в Pergamon Press, о чем они позже пожалеют.
Подробный отчет дан Густавом Борном , сыном Макса. Он объясняет, как законы о клевете в Великобритании не позволяли ему говорить об этом до самой смерти Максвелла .
Максвелл пытался убедить авторов согласиться на гораздо более низкую ставку гонорара за продажи в США, чем было оговорено в их контракте, потому что книга должна была продаваться другим издателем, что означало бы снижение прибыли для Pergamon. Тогда он фактически продавался через филиал Pergamon в США, но авторы все равно получали сниженные гонорары. Они также обнаружили, что цифры продаж в их заявлениях были ниже, чем истинные цифры. Положение в контракте означало, что они должны были обратиться в арбитраж, а не в суд, чтобы решить эту проблему. Густав действовал от имени своего отца в этом деле, поскольку Макс Борн теперь жил в Германии и ему было под семьдесят. Дело рассматривал Десмонд Акнер (впоследствии лорд Акнер) в 1962 году. Он вынес решение в пользу авторов по всем пунктам. Тем не менее им по-прежнему недоплачивали. Начальные цифры годового отчета не совпадали с заключительными цифрами предыдущего годового отчета. Некоторые издания переиздавались несколько раз, но не появлялись в отчетности. После смерти Борна Вольф обнаружил, что на Дальнем Востоке распространяется международное издание, о котором ему не сказали. Пергамон прислал ему небольшой чек, когда он поднял этот вопрос. Когда он пригрозил им судебным иском, они прислали еще один чек на трехкратную сумму. Вольф сказал, что книга переиздавалась семнадцать раз (не считая несанкционированных изданий и переводов).
Росбауд покинул Pergamon Press в 1956 году, «потому что он нашел Максвелла совершенно нечестным». Другие авторы рассказали Густаву Борну, что у них были те же проблемы с Максвеллом. Среди них были сэр Генри Дейл , получивший Нобелевскую премию по медицине в 1936 году, и Эдвард Эпплтон.
СОДЕРЖАНИЕ
1-е издание
Книга была направлена на то, чтобы охватить только те оптические явления, которые могут быть выведены из электромагнитной теории Максвелла, и призвана дать полную картину того, что было тогда известно, полученное из уравнений Максвелла.
| Оглавление | ||
|---|---|---|
| Глава | Заголовок | |
| я | Основные свойства электромагнитного поля | Описываются свойства электромагнитного поля и рассматривается способ взаимодействия электромагнитных волн с веществом. |
| II | Электромагнитные потенциалы и поляризация | Когда внешнее электромагнитное поле взаимодействует с материальным объектом, каждый элемент объекта порождает вторичные вейвлеты, которые в совокупности дают наблюдаемую макроскопическую электромагнитную волну. |
| III | Основы геометрической оптики | Предельный случай уравнений Максвелла на коротких волнах, приводящий к геометрической оптике. Лучи, волновые фронты и распространение направлений вектора поля. |
| IV | Геометрическая теория оптического изображения | Геометрическая теория изображений, основанная на методах Гамильтона характеристических функций. |
| V | Геометрическая теория аберраций | Единая обработка аберраций, основанная на деформации волновых фронтов, которая охватывает все аберрации, которые традиционно изучались с помощью геометрической оптики (большие аберрации) и теории дифракции (маленькие аберрации). |
| VI | Инструменты формирования изображения | Краткое описание инструментов формирования изображений, обеспечивающих основы теории формирования изображений, представленное доктором П.А. Вэйманом. |
| VII | Элементы теории интерференции и интерферометры | Эта глава была написана доктором В.Л. Уилкоком, который основывал теоретические описания на разделах "Optik", но со значительно расширенным охватом. |
| VIII | Элементы теории дифракции | Теория дифракции Френеля-Кирхгофа и ее приложения. Детальный анализ трехмерного распределения света вблизи оптического фокуса. Также рассказывается о модели граничной дифракционной волны Томаса Юнга . Также был включен отчет об «гениальном методе Габора реконструкции волновых фронтов», за который Габор позже был удостоен Нобелевской премии и стал известен как голография. |
| IX | Дифракционная теория аберраций | Теория дифракции Нейбора-Цернике. Отображение протяженных объектов с помощью преобразований Фурье. |
| Икс | Интерференция и дифракция при частично когерентном свете | Систематическая теория интерференции и дифракции с частично когерентным светом. Учет частичной поляризации, описываемой теорией когерентности.
Эта глава вызвала разногласия между авторами. В 1957 году Борн, который беспокоился о том, сколько времени уйдет на завершение книги, предложил Вольфу оставить ее, сказав: «Кто, кроме вас, заинтересован в частичной согласованности?». Спустя два года после публикации книги изобретение лазера привело к тому, что физики и инженеры-оптики сильно заинтересовались этой темой. Книга была первой, в которой он подробно описан, и Борн очень обрадовался, что она была включена. |
| XI | Строгая теория дифракции | Эта глава была написана доктором П.К. Клеммоу. Он охватывает область, которая была стимулирована достижениями коротковолновой радиотехники. |
| XII | Дифракция света на ультразвуковых волнах | Автор: профессор А.Б. Бхатия. он использовал методы, разработанные в главе II. |
| XIII | Оптика металлов | Написано доктором А.Р. Стоуксом. Это была переработанная и расширенная версия главы в «Оптике». |
| XIV | Оптика кристаллов | Это было написано доктором А.Дж. Тейлором и также было переработанной и расширенной версией главы в "Optik". |
| Приложение | Заголовок | |
| я | Вариационное исчисление | Написано Борном и основано на лекциях Давида Гильберта в Геттингене, которые Борн посетил в начале 20 века. |
| II | Световая оптика, электронная оптика и волновая механика | Автор Габор. Показывает формальную аналогию между геометрической оптикой, классической механикой и электронной оптикой, анализируемой с помощью вариационных расчетов. |
| III | Асимптотическое приближение интегралов. | По сценарию доктора П.К. Клеммоу |
| IV | Дельта-функция Дирака | По сценарию Борна и Вольфа |
| V | Математическая лемма, использованная при выводе закона Лоренца-Лоренца | По сценарию Борна и Вольфа |
| VI | Распространение несплошностей в электромагнитном поле. | По сценарию Борна и Вольфа |
| VII | Круговые многочлены Зернике | По сценарию Борна и Вольфа |
| VIII | Доказательство неравенства | По сценарию Борна и Вольфа |
| IX | Вычисление двух интегралов | По сценарию Борна и Вольфа |
2-е издание
Он был опубликован в 1962 году. В нем были исправлены ошибки и опечатки.
Лазеры разрабатывались с момента публикации первого издания, но не рассматривались, поскольку работа с лазерами выходит за рамки классической оптики. Были включены некоторые ссылки на исследования, в которых использовались лазеры.
3-е издание
Он был опубликован в 1965 году. В нем снова были исправлены ошибки и опечатки, а также добавлены ссылки на недавние публикации.
Новая фигура (8.54), подаренная Лейт и Упатниекс , показывает изображения первого трехмерного голографического изображения. Это относилось к разделу в главе VIII, в котором описывалась техника реконструкции волнового фронта Габора.
4-е издание
Он был опубликован в 1968 году и включал исправления, улучшения в текст и дополнительные ссылки.
5-е издание
Он был опубликован в 1974 г. и снова включал исправления, улучшения в текст и дополнительные ссылки.
Существенные изменения внесены в разделы 13.1-13.3. в котором рассматриваются оптические свойства металлов. Невозможно описать взаимодействие оптической электромагнитной волны с металлом с помощью классической оптической теории. Тем не менее, некоторые из основных характеристик могут быть описаны, по крайней мере, в количественном выражении, если учесть частотную зависимость проводимости и роль свободных и связанных электронов.
6-е издание
Он был опубликован в 1985 году и содержал небольшое количество исправлений.
7-е издание
В 1997 году издание книги было передано издательству Cambridge University Press, которое было готово изменить текст, тем самым предоставив возможность внести в книгу существенные изменения.
Изобретение лазера в 1960 году, через год после публикации первого издания, привело ко многим новым направлениям деятельности и совершенно новым областям в оптике. Для полностью обновленных «Принципов оптики» потребовалось бы несколько новых томов, поэтому Вольф решил добавить только несколько новых тем, которые не потребовали бы серьезных изменений в тексте.
К главе IV был добавлен новый раздел, в котором представлены принципы компьютерной аксиальной томографии , известной как компьютерная томография , которая произвела революцию в диагностике в медицине. Существует отчет о преобразовании Радона, разработанный в 1917 году, который лежит в основе теории CAT.
Изложение теории дифракции Кирхгофа-Рэлея было добавлено к главе VIII, поскольку она стала более популярной. Ведутся споры о том, лучше ли она или более старая теория Кирхгофа описывает дифракционные эффекты.
Представлено недавно обнаруженное явление, в котором спектральный анализ распределения света наложенных широкополосных световых полей дает важную физическую информацию, из которой можно вывести когерентные свойства света.
Добавлена глава XIII, озаглавленная «Теория рассеяния света неоднородными средами». Теория, лежащая в основе, была разработана много лет назад при анализе квантовомеханического потенциального рассеяния, а совсем недавно была получена для оптического рассеяния. Обсуждается дифракционная томография. Он применяется, когда конечная длина волны участвующих волн, например оптических и ультразвуковых волн, не может быть проигнорирована, как в случае рентгеновской томографии.
Также были добавлены три новых приложения:
- Доказательство неравенства для спектральной степени когерентности.
- Вычисление двух интегралов
- Доказательство леммы Джонса.
История публикации
На сегодняшний день вышло семь изданий книги.
Первые шесть были опубликованы Pergamon Press в 1959, 1962, 1965, 1968, 1974 и 1980 годах. Cambridge University Press приобрели книгу в 1997 году и опубликовали расширенное седьмое издание в 1999 году. Специальная версия Sixtieth Anniversary была выпущена в 2019 году, шестьдесят лет после первого издания.
Оригинальные издания
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1959). Основы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (1-е изд.). Лондон; Нью-Йорк; Париж: Pergamon Press . OCLC 489691506 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1964). Принципы оптики; электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (2-е изд.). Нью-Йорк: Pergamon Press . OCLC 606624742 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1965). Принципы оптики; электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (3-е изд.). Оксфорд; Лондон; Эдинбург: Pergamon Press . OCLC 935495986 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1970). Принципы оптики; электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (4-е изд.). Оксфорд; Нью-Йорк: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-013987-6. OCLC 45634897 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1975). Принципы оптики; электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (5-е изд.). Оксфорд: Pergamon Press . ISBN 0-08-018018-3. OCLC 1219238 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1980). Основы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (6-е изд.). Оксфорд; Нью-Йорк: Pergamon Press . ISBN 0-08-026482-4. OCLC 7106160 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1999). Основы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (7-е расширенное изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета . ISBN 0-521-64222-1. OCLC 1151058062 .
Отпечатки
В 1999 году Вольф сообщил, что было 17 разрешенных переизданий и неизвестное количество неавторизованных перепечаток.
Пятое издание переиздавалось в 1975 и 1977 годах. С 1983 по 1993 год шестое издание книги переиздавалось семь раз. В некоторые из этих переизданий, в том числе в 1983 и 1986 годах, были внесены исправления.
Издательство Кембриджского университета выпустило переиздание 6-го издания в 1997 году. Переиздание 7-го издания было выпущено в 2002 году с исправлениями. До выхода издания, посвященного 60-летию, в 2019 году было сделано 15 переизданий.
Переводы
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1964). Основы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (на немецком языке) (2-е изд.). OCLC 602594135 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1965). Основы оптики Электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (на немецком языке) (3-е изд.). OCLC 610951371 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль; Бхатия, А. Б. (1965). Основы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (на итальянском языке). Оксфорд: Pergamon Press. OCLC 878702542 .
- Родился, Макс; Вольф, Эмиль (1975). Кансё оёби кайсэцу (на японском). Kusakawa, Toru 1943., Yokota, Hideshi 1936., 川, 徹 1943, 横 田, 英 嗣 1936. 東海 大学 出 Version 会. ISBN 4-486-00757-3. OCLC 959685860 .
Прием
Первое издание было встречено очень хорошо. Биография Макса Борна гласит: «Она представляет собой систематическое лечение, основанное на электромагнитной теории, для всех оптических явлений, которые могут быть описаны в терминах непрерывного распределения материи». Его время было очень удачным. Появление лазера вскоре после его публикации означало, что идеи, которые он предоставил для описания и анализа света, были непосредственно применимы к поведению лазерного света. Его широко использовали преподаватели вузов, исследователи использовали его как источник достоверной информации. Его отличные продажи отражают его ценность для мирового оптического сообщества.
Габор сказал, что описание голографии в книге было первым систематическим описанием техники в авторитетном учебнике. Габор отправил Вольфу копию одной из своих бумаг с надписью «Дорогой Эмиль, я считаю тебя своим главным пророком, Любовь, Деннис».
Седьмое издание рецензировали Питер Милонни , Юджин Хехт и Уильям Максвелл Стин. Предыдущие издания книги были рецензированы Леоном Розенфельдом , Уолтером Томпсоном Велфордом , Джоном Д. Стронгом , Эдгаром Адрианом и другими.
Питер В. Милонни начал свой обзор книги, поддержав описание книги в суперобложке, заявив, что это «одна из классических научных книг двадцатого века и, вероятно, самая влиятельная книга по оптике, опубликованная за последние 40 лет».
Юджин Хехт начал свой рецензию на книгу, сравнив задачу с рецензированием «Одиссеи» в том смысле , что к ней «нельзя подходить без определенного трепета и предвидения, что все, что вы говорите, по сути не имеет значения». Затем Хехт резюмирует свой собственный обзор, чтобы помочь «любому, у кого нет времени прочитать остальную часть этого эссе», заявляя: « Принципы оптики - отличная книга, седьмое издание - прекрасное, и если вы работать в той области, которой, вероятно, следовало бы владеть ». Далее Хехт заявил, что книга «представляет собой большой, строгий, громоздкий, непоколебимый математический трактат, посвященный множеству тем в классической оптике». Он отметил, что книгу бывает трудно понять; он писал: «Это Tour de Force, никогда не предназначенный для легкого чтения». Проанализировав некоторые изменения в новом издании, Хехт закончил обзор тем же заключением, что и введение, еще раз подчеркнув, что «если вы работаете в поле, вы, вероятно, должны владеть им».
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Хехт, Юджин (2017). Оптика (5-е изд.). Соединенные Штаты Америки: Пирсон. ISBN 978-0-13-397722-6.
внешние ссылки
- "Юбилейный сайт издательства Cambridge University Press" . Издательство Кембриджского университета . Проверено 25 ноября 2020 года .
- «Веб-сайт седьмого издания Cambridge University Press» . Издательство Кембриджского университета . Проверено 25 ноября 2020 года .
- «Основы оптики | Оптика, оптоэлектроника и фотоника» . Издательство Кембриджского университета . Проверено 25 ноября 2020 года .
- "Книжный сайт для Science Direct" . Science Direct . Проверено 25 ноября 2020 года .
- «Книжный сайт Elsevier» . Эльзевир . Проверено 25 ноября 2020 года .