光學設計達人必修的九堂課 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　《光學設計達人必修的九堂課》齣版主要目的是為瞭讓每一位對於光學領域有興趣的使用者，能透過圖形化介麵(Graphical User Interface, GUI)的光學模擬軟體，進行一係列光學模擬設計與圖錶分析。

　　本書主要分為三個部分：第一部份「入門範例操作說明」，經由翻譯FRED原廠（Photon Engineering LLC.）提供的Tutorial教學手冊，由淺入深幫助使用者快速掌握「軟體功能」，即使是沒有使用過光學軟體的初學者，也能輕鬆的上手；第二部份「應用實例」，內容涵蓋原廠所提供的三個案例，也是目前業界實際運用的案例，使用者可輕易的瞭解業界是如何應用模擬軟體來進行光學設計；第三部份「主題應用白皮書」，取材自原廠對外發佈的白皮書內容，使用者可瞭解FRED的最新功能及可應用的光學領域。 

作者簡介

黃忠偉

現職：颱灣科技大學電子工程係與光電工程研究所副教授
學曆：美國普渡大學博士畢業

陳怡永

學曆：颱灣科技大學碩士畢業
　　　颱灣科技大學電子工程係博士生

楊纔賢

現職：訊技科技股份有限公司工程師
學曆：大同大學光電碩士畢業

林宗彥

現職：訊技科技股份有限公司工程師
學曆：颱灣科技大學學士畢業 

探尋無垠的知識海洋：從量子糾纏到宇宙洪荒的深度導覽 本書並非聚焦於光學設計這一具體的技術領域，而是旨在為求知者提供一張通往基礎物理學、前沿科學探索以及宏大宇宙圖景的深度地圖。我們將跨越經典物理的邊界，潛入微觀粒子的奇詭世界，觸摸時空結構的基本規律，最終將視野投嚮遙遠星係的演化與生命的起源。 第一部分：根基的重塑——量子世界的奇異性與信息革命 我們將從對經典物理學的深刻反思開始，進入量子力學那令人費解卻又無比精確的領域。這不是一本計算手冊，而是對量子概念的哲學與物理深度剖析。 第一章：海森堡的幽靈與薛定諤的貓：概率的本質 我們首先要探究的是，為什麼宏觀世界的確定性會在微觀尺度上瓦解。本章將詳細解析波函數（$Psi$）的物理意義，區分哥本哈根詮釋、多世界理論以及退相乾理論在解釋觀測問題上的異同。重點將放在“測量問題”上，探討意識、信息與物理實在之間的微妙關係。讀者將理解量子態疊加態是如何在不同理論框架下坍縮或演化的，以及這種不確定性如何成為現代技術（如量子計算）的基石。我們將迴顧貝爾不等式的實驗驗證，展示非定域實在性的確鑿證據，挑戰我們對“實在”的直覺認知。 第二章：糾纏的詭秘聯係：量子信息學的宏偉藍圖 量子糾纏，愛因斯坦所稱的“鬼魅般的超距作用”，是本書的另一核心。本章將深入解析糾纏態的構建、度量（如糾纏熵）以及其在量子信息傳輸中的核心作用。我們將討論量子密鑰分發（QKD）的物理原理，解釋為什麼量子加密在理論上是不可破解的。隨後，我們將進入量子計算的殿堂，不是簡單介紹Shor算法和Grover算法的公式，而是剖析量子比特（Qubit）如何利用疊加和糾纏實現指數級的並行計算能力。我們將探討拓撲量子計算的前景，以及它如何應對量子退相乾這一緻命威脅。本章的終極目標是讓讀者理解，信息本身作為一種物理實體，其極限在哪裏。 第二部分：時空的織錦與物質的終極構成 告彆瞭微觀世界的概率雲，我們將把目光投嚮支配我們宇宙的宏大框架——廣義相對論和粒子物理學的標準模型。 第三章：引力的幾何化：時空的彎麯與時間的相對性 廣義相對論的精髓在於將引力視為時空幾何的體現。本章將運用更直觀的幾何語言，而非復雜的張量分析，來闡述愛因斯坦場方程的物理含義。我們將詳細探討黑洞的奇點、事件視界和霍金輻射的理論推導過程。讀者將有機會“站到”水星軌道的近日點進動旁，感受引力透鏡如何扭麯遙遠星係的光綫，理解引力波探測（如LIGO）如何為我們打開瞭觀測宇宙運動的全新窗口。時間膨脹和長度收縮不再是抽象的數學結果，而是宇宙運動的必然屬性。 第四章：誇剋與輕子：標準模型的勝利與未解之謎 粒子物理學的標準模型是人類智力所能達到的最精密的物理學理論之一。本章將係統梳理誇剋、輕子以及三種基本作用力（電磁力、弱核力和強核力）的傳遞者——規範玻色子。我們將重點討論希格斯機製如何賦予基本粒子質量，並迴顧發現希格斯玻色子的實驗曆程。然而，標準模型並非終點。本章的後半部分將聚焦於其“不完美之處”：暗物質、暗能量的證據、中微子的質量起源，以及引力如何與量子場論兼容的難題，為超對稱理論和弦理論等前沿假說提供背景鋪墊。 第三部分：宇宙的史詩——從奇點到生命的齣現 我們將把物理學的知識應用於宇宙學的宏大尺度，探索我們存在於其中的這個巨大係統的起源、演化和未來。 第五章：大爆炸的迴響：宇宙的誕生與早期演化 本章帶領讀者迴到時間的起點，追溯宇宙從一個溫度極高、密度無限大的奇點（或至少是我們理論的極限點）如何膨脹和冷卻。我們將詳細分析宇宙微波背景輻射（CMB）的物理起源，解釋它如何成為大爆炸理論無可辯駁的證據，並探討CMB各嚮異性中蘊含的早期宇宙結構信息。暴脹理論將作為解決視界問題和平坦性問題的關鍵機製被引入，其潛在的實驗驗證（如原初引力波）也將被探討。 第六章：星辰的熔爐：元素的閤成與恒星的生命周期 我們身體中的每一個原子，都源自於恒星內部的核聚變。本章將從核物理的角度審視恒星的誕生、主序階段的能量來源（質子-質子鏈和CNO循環）以及它們最終的命運——白矮星、中子星或黑洞。我們將特彆關注Ia型超新星的爆炸機製，解釋為什麼它們是測量遙遠距離的“標準燭光”。更進一步，本章將討論超重元素的閤成（r-過程和s-過程），揭示宇宙中所有化學元素多樣性的物理根源。 第七章：生命的火花：行星形成、宜居帶與復雜性的湧現 本章將物理學與天體生物學的交叉點——係外行星的探測與分析——作為切入點。我們將討論從原行星盤到行星團塊的吸積過程，解釋不同類型的行星（超級地球、氣態巨行星）的形成機製。宜居帶（Habitable Zone）的概念將被重新審視，超越僅僅基於液態水的簡單模型，納入對大氣組成、磁場保護和闆塊構造等復雜因素的考量。最後，我們將探討非平衡態熱力學在理解生命起源中的潛在作用，思考從無機物到自復製係統這一宏偉躍遷的物理學基礎。 第八章：未知的遠方：暗能量與宇宙的最終命運 構成我們宇宙的絕大部分——暗物質和暗能量——仍是巨大的謎團。本章將深入分析觀測到的宇宙加速膨脹現象，這需要引入暗能量的概念，並探討它可能是宇宙學常數還是某種動態場（如Quintessence）。本章將對比幾種主要的宇宙學模型（如Lambda-CDM模型）及其麵臨的挑戰。最終，我們將推演宇宙在不同暗能量密度下的終極命運：熱寂、大撕裂還是迴歸收縮。這不僅是物理學的推演，更是對人類在時間尺度上存在的終極哲學反思。 第九章：統一的渴望：理論物理學的未竟之路 本書的收官部分，是對未來物理學方嚮的展望。我們將探討當前最雄心勃勃的理論嘗試，例如弦理論/M理論如何試圖將所有基本粒子和力統一在一個框架內，以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity）如何在不依賴額外維度的情況下量子化時空。本章將強調，科學的魅力不在於現有知識的完善，而在於那些尚未被解答的、驅動我們不斷探索的終極問題。讀者將帶著對宇宙深層結構的好奇心，離開本書，繼續追尋那終極的“萬有理論”。

第１章　馬剋蘇托夫 (Maksutov)望遠鏡係統設計範例
　　1.1　課程大綱
　　1.2　係統架構圖和元件規格說明
　　1.3　光學係統建立流程
　　1.4　模擬結果分析

第２章　反射罩與積分柱範例
　　2.1　課程大綱
　　2.2　係統架構圖和元件規格說明
　　2.3　光學係統建立流程
　　2.4　模擬結果分析

第３章　孔徑（Aperture）與削切（Trimming）範例
　　3.1　課程大綱
　　3.2　課程簡介
　　3.3　光學係統建立流程

第4章　自定物件範例（Custom Elements Example）
　　4.1　課程大綱
　　4.2　課程簡介
　　4.3　光學係統建立流程及模擬結果分析

第５章　圖片離散取點範例
　　5.1　課程大綱
　　5.2　課程簡介
　　5.3　光學係統建立流程

第６章　掃描器範例
　　6.1　課程大綱
　　6.2　係統架構圖和元件規格說明
　　6.3　光學係統建立流程
　　6.4　模擬結果分析

第７章　進階設定範例
　　7.1　課程大綱
　　7.2　課程簡介
　　7.3　光學係統建立流程

第８章　白光LED應用實例
　　8.1　課程大綱
　　8.2　係統架構圖和元件規格說明
　　8.3　光學係統建立流程
　　8.4　模擬結果分析

第９章　手機背光模組設計實例
　　9.1　課程大綱
　　9.2　係統架構及元件規格說明
　　9.3　光學係統建立流程
　　9.4　進階光綫追跡設定
　　9.5　模擬結果分析
　　9.6　FRED網點分佈應用說明

附件　FRED 的主題範例與白皮書
　　照明係統應用案例
　　光學軟體模擬─FRED道路照明設計之35顆LED照明街燈
　　同調光應用
　　FRED在雜散光分析中的應用
　　FRED特色─生物醫學

评分☆☆☆☆☆

作為一個光學工程師，平時的工作內容涉及産品開發中的光學部分，我經常需要和供應商溝通光學元件的設計和生産。最近我一直在思考如何提升自己在光學係統整體設計能力上的不足，尤其是那些能夠影響到最終産品性能的關鍵環節。當我在書店翻閱到《光學設計達人必修的九堂課》時，我被它“達人必修”這個定位所吸引。雖然我自認為在某些專業領域有一定經驗，但“達人”這個詞總是意味著更深層次的理解和更全麵的掌握。我尤其對書中可能涉及的“復雜光學係統設計”部分感到好奇，因為在實際工作中，我們遇到的很多項目都是多鏡片、多自由麯麵的復雜結構，如何從宏觀到微觀地進行整體設計，而不是零散地處理每個元件，一直是我追求的目標。我希望這本書能夠提供一些構建復雜光學係統思路的方法論，或者分享一些設計經驗，比如如何權衡不同設計方案的優缺點，如何進行係統級的公差分析，以及如何有效地進行光機集成。如果它能提供一些關於如何避免“設計陷阱”的建議，那將是非常寶貴的。

评分☆☆☆☆☆

我一直對光學設計抱有一種近乎癡迷的熱情，盡管我目前的職業並非直接與此相關，但我業餘時間會花費大量精力去學習相關的知識。我尤其喜歡那些能夠深入剖析問題本質，並提供係統性解決方案的書籍。《光學設計達人必修的九堂課》這個書名本身就充滿瞭吸引力，它暗示著這本書將帶領讀者掌握光學設計領域的核心技能。《設計中的倫理與職業道德》這個章節的齣現，尤其讓我感到意外和驚喜。在我看來，一個真正的“達人”不僅僅是技術上的精通，更需要在職業行為上有所遵循。我希望這本書能就光學設計過程中可能遇到的倫理睏境，比如知識産權保護、數據保密、以及設計責任等問題，進行深入的探討。同時，我也期待它能分享一些關於如何建立良好職業聲譽，以及如何與同行、客戶保持健康閤作關係方麵的建議。這對我而言，是提升個人格局和職業素養的重要途徑。

评分☆☆☆☆☆

我是一名對光學設計充滿興趣的學生，正在積極準備未來的學術研究和職業發展。學校的課程雖然打下瞭基礎，但總覺得在實際應用層麵有所欠缺，尤其是在麵對一些前沿的光學技術和應用時，會感到知識的滯後。在瞭解《光學設計達人必修的九堂課》這本書時，我注意到它可能涵蓋瞭一些“新興光學技術與應用”的內容。這讓我非常興奮，因為我一直希望能夠瞭解更多關於比如集成光學、光子晶體、或者最新的照明設計等方麵的知識，這些都是未來光學領域發展的重要方嚮。我渴望在這本書中找到一些關於這些新興領域的技術原理、設計挑戰以及實際應用案例的介紹。瞭解這些前沿信息，不僅能幫助我更好地規劃我的學習方嚮，也能讓我對未來的研究課題有一個更清晰的認識。我希望這本書能夠提供一些啓發性的思路，讓我明白這些新興技術是如何改變光學設計的格局的。

评分☆☆☆☆☆

作為一名資深的光學愛好者，我閱讀過不少光學方麵的書籍，從入門的原理介紹到進階的案例分析，可謂是涉獵廣泛。我發現很多書籍在講解光學理論時，雖然嚴謹但略顯枯燥，而在介紹實際應用時，又往往缺乏深入的細節。《光學設計達人必修的九堂課》這本書，通過“九堂課”的結構，似乎能夠提供一種更具條理性和可讀性的學習體驗。我特彆關注書中是否會涉及“光學設計軟件的應用與技巧”這一部分。我曾經嘗試過使用一些光學設計軟件，但總是感覺自己隻是在機械地操作，而沒有真正掌握軟件的精髓，比如如何有效地設置優化目標，如何利用軟件進行濛特卡洛分析，或者如何解讀復雜的優化報告。如果這本書能提供一些關於如何更高效、更智能地使用這些軟件的實用技巧，分享一些“小竅門”或者“高級用法”，那將對我大有裨益。我希望它能讓我從一個“軟件使用者”提升到一個“軟件駕馭者”。

评分☆☆☆☆☆

最近在學習光學設計，簡直是摸著石頭過河，到處找資料、看論文，腦袋都快炸瞭。有一天偶然看到一本《光學設計達人必修的九堂課》，雖然我還沒來得及深入閱讀，但僅僅從目錄和一些零散的章節來看，這本書的選題和切入點就讓我眼前一亮。它不像我之前看的那些教材，上來就是一堆復雜的數學公式和晦澀的理論，這本書似乎更注重實操性，而且把復雜的知識點拆解成“九堂課”，這種循序漸進的方式，對於我這種光學設計領域的“小白”來說，簡直是及時雨。我特彆期待它在像“像差的優化與評價”這類內容上，能給齣一些具體的案例分析和實用的技巧，而不是空泛的理論講解。我之前在做一些簡單的成像係統設計時，經常會遇到各種各樣的像差問題，如何有效地進行優化和評價，一直是我比較頭疼的地方。如果這本書能在這方麵提供清晰的指導，哪怕隻是介紹幾種常用的優化策略和評價指標，對我來說都將是巨大的幫助。我希望它不僅僅是理論的堆砌，更能讓我學到如何在實際設計中運用這些知識，解決實際問題。