傅立葉光學五十年

2021-02-08 Thorlabs索雷博

一本經典教材大概才是一本萬利的最好詮釋，因為它的出版甚至可能標誌著一個時代的開始，薪火相傳利惠萬人。光學原理即是最好的證明。評價本月初去世的Emil Wolf (光學原理作者之一)時有人曾說：就現代光學觀點而言，我們都是Emil的學生。

不過本文介紹的是光學領域的另一本經典著作：傅立葉光學導論。

Introduction to Fourier Optics

傅立葉光學導論，從第一到第四版

約瑟夫·傅立葉論數學

2018年既是法國數學家傅立葉的250周年誕辰，也是傅立葉光學導論出版的第50年。為此，OSA將在近期舉行的成像和應用光學會議上開展專門的慶祝活動。以下是幾位科學家對本書的高度評價。

J. W. Goodman (中文名顧德門)

Edmund Lan，香港大學教授

傅立葉光學導論是工程學教材中的珍品。這是一本暢銷不衰的開創性教材，它在1968年的出版建立了跨學科的傅立葉光學，讓工程和物理學學生能夠使用線性系統分析光學成像系統。你無法高估它在成像領域中重要而持久的影響。


傅立葉光學導論第四版

精裝: 491頁

出版社: W.H. Freeman

出版日期: 2017年5月

ISBN: 9781319119164

尺寸: 24 x 19 x 2.5釐米


Goodman於1996年成為我的博士導師，傅立葉光學導論第二版於同年問世。得到大師本人的親自指導是一種榮幸，為此我永遠心懷感激。


James Fienup，羅切斯特大學教授

Goodman歡迎我加入他的團隊(1975年)。從Ron Bracewell的傅立葉變換到Goodman的傅立葉光學都是一種美妙的體驗，讓我迷上這門學科，也為我打下堅實基礎。傅立葉光學課程上所學的知識遠遠超越了光學，也涉及到微波合成孔徑雷達、醫學超聲、信號處理和X射線衍射。

加入羅切斯特大學光學研究所時，我有一個不可商討的要求：讓我教傅立葉光學課程，使用Goodman的書。雖然第四版要比原來厚很多，但仍保持明晰和簡潔。它通過緊密聯繫的章節，指導學生從一個主題到下一個主題。


James Leger，明尼蘇達大學教授

傅立葉光學導論是五十年光子學文獻的標準。Goodman以明晰而簡潔的表述方法激勵了很多學生，影響他們去從事光子學事業。

本書最大的特色之一是將教材和習題聯繫起來的教學法。很多習題都是教學的珍寶，加強學生對傅立葉光學基本概念的理解。讓學生透過問題看到本質並不總是容易的，而尋找正確的解題方法可能需要幾個小時。但是，一旦找到了方法，概念就變得清晰，好像非常簡單。而且，這些概念還是掌握後續內容的基礎。

從我自己的經驗來看，這些習題對於傅立葉光學的發展都有重要影響。不管是基於泰伯效應的光束整形原理還是衍射光學的早期發展，我們好像總是能在Goodman的問題集中找到準確的線索，為傅立葉光學發展創造新的機遇。最新的第四版中增加了新的章節和習題。


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    正是由於上述的良好性質,傅立葉變換在物理學、數論、組合數學、信號處理、概率、統計、密碼學、聲學、光學等領域都有著廣泛的應用。物理方面，他是傅立葉定律的創始人，1822 年在代表作《熱的分析理論》中解決了熱在非均勻加熱的固體中分布傳播問題，成為分析學在物理中應用的最早例證之一，對19 世紀理論物理學的發展產生深遠影響。
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