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Pythonで学ぶ光学の基礎
谷田貝 豊彦(著)
内容紹介
光学の基礎的な事項を数式とPythonコードで学ぶ入門書.多数のシミュレーション例題とグラフィック出力を通じて諸概念や数理の意味を直観的に理解.理論と実装の両面に配慮された待望のテキスト.〔内容〕Python入門/光学とは/幾何光学/波動としての光/波動光学/フーリエ光学/偏光/数式集
編集部から
目次
1. Python 入門
1. 1 Python のプログラミング環境
1. 2 Python の実行
1. 2. 1 IPython
1. 2. 2 Spyder
1. 3 Python の基本
1. 3. 1 コーディングスタイル
1. 3. 2 数値データの型
1. 3. 3 オブジェクト,属性,メソッド
1. 3. 4 リスト,タプル,辞書型
1. 3. 5 要素のインデキシングとスライシング
1. 3. 6 演算子
1. 3. 7 print 関数,input 関数
1. 4 フロー制御
1. 4. 1 条 件 分 岐
1. 4. 2 ループ
1. 5 関数
1. 5. 1 組込み関数
1. 5. 2 関数の定義
1. 6 モジュールとパッケージ
1. 6. 1 Python エコシステム─巨人の肩にのって
1. 7 Python のヘルプ機能
1. 8 NumPy と SciPy による科学技術計算
1. 8. 1 多次元配列 ndarray
1. 8. 2 ndarray のインデキシング,スライシング,ブール値スライシング
1. 8. 3 ndarray による行列計算
1. 8. 4 ユニバーサル関数(ufunc)によるベクトル化演算
1. 8. 5 SciPy による科学技術計算
1. 9 グラフィックス(Matplotlib)
1. 9. 1 MATLAB スタイル
1. 9. 2 オブジェクト指向スタイル
1. 10 SymPy による数式処理
1. 10. 1 変 数 記 号
1. 10. 2 基本的な定数と関数,式の整理
1. 10. 3 微分積分,方程式
1. 10. 4 ベクトルと行列
1. 11 SciPy による高速フーリエ変換(FFT)
1. 11. 1 フーリエ変換,離散フーリエ変換(DFT),高速フーリエ変換(FFT)
1. 11. 2 SciPy.fftpack モジュール
1. 12 アニメーション
1. 13 スライダー・ボタン
2. 光 学 と は
2. 1 光とは何か
2. 2 光学の歴史
2. 2. 1 光の波動説
2. 2. 2 光 の 速 度
2. 2. 3 マックスウエルの波動説
2. 2. 4 光子の出現
2. 3 光 の 時 代
3. 幾 何 光 学
3. 1 波面と光線
3. 2 反射と屈折
3. 3 フェルマーの原理
3. 3. 1 フェルマーの原理による反射屈折の法則の導出
3. 3. 2 結像
3. 4 屈折率
3. 5 近軸光線の球面における反射と屈折
3. 6 近軸光線の追跡
3. 6. 1 符号の取り方
3. 6. 2 光学系行列
3. 6. 3 レンズ
3. 6. 4 近軸領域における結像
3. 6. 5 レンズの主要点
3. 6. 6 反射鏡
3. 7 光学系の絞り
3. 7. 1 開 口 絞 り
3. 7. 2 口径比,F ナンバー
3. 7. 3 テレセントリック光学系
3. 8 収差
3. 8. 1 光 線 収 差
3. 8. 2 色収差
3. 9 レンズの利用
3. 9. 1 拡大鏡(虫メガネ)
3. 9. 2 望遠鏡
3. 9. 3 顕微鏡
4. 波動としての光
4. 1 波 動 と は
4. 2 波動方程式
4. 2. 1 正弦波
4. 3 重ね合わせの原理
4. 3. 1 ビート
4. 3. 2 波束
4. 3. 3 定在波
4. 4 波動の複素表示
4. 5 波動のエネルギー
4. 6 ヘルムホルツの方程式
5. 波 動 光 学
5. 1 マックスウエルの方程式と波動方程式
5. 1. 1 横波
5. 1. 2 ベクトル波とスカラー波
5. 2 電磁波のエネルギー
5. 2. 1 光 の 強 度
5. 3 境界面における光波の反射と透過
5. 3. 1 電場と磁場の境界条件
5. 3. 2 境界面における電磁波
5. 3. 3 フレネルの反射・透過係数
5. 3. 4 垂直入射のフレネル係数
5. 3. 5 ブリュスター角
5. 3. 6 全反射
5. 3. 7 ストークスの関係
5. 4 反射率と透過率
5. 5 干渉
5. 5. 1 同じ周波数の光波の干渉
5. 5. 2 ヤングの実験
5. 5. 3 振幅分割干渉
5. 5. 4 多光束干渉
5. 5. 5 干渉多層膜
5. 5. 6 多層反射膜
5. 5. 7 白 色 干 渉
5. 5. 8 コヒーレンス(可干渉性)
5. 6 回折
5. 6. 1 ホイヘンスの原理による回折の説明
5. 6. 2 キルヒホッフの回折式
5. 6. 3 バビネの原理
5. 6. 4 フレネル回折
5. 6. 5 フラウンホーファー回折
5. 6. 6 光学系の分解能
5. 6. 7 回 折 格 子
5. 6. 8 フレネルのゾーンプレート
6. フーリエ光学
6. 1 フーリエ変換
6. 1. 1 フーリエ変換の性質
6. 1. 2 コンボリューション積分
6. 1. 3 デルタ関数
6. 2 離散フーリエ変換
6. 2. 1 標本化定理
6. 3 高速フーリエ変換(FFT)を用いた数値計算
6. 3. 1 1 次元フーリエ変換
6. 3. 2 画像のフーリエ変換
6. 4 回折の計算
6. 4. 1 フレネル回折計算
6. 4. 2 フラウンホーファー回折計算
6. 5 ヘルムホルツの波動方程式に基づく回折計算—角スペクトル法—
6. 5. 1 角スペクトル法における帯域
6. 6 レンズのフーリエ変換作用
6. 7 結像
6. 7. 1 コヒーレント結像
6. 7. 2 インコヒーレント結像
6. 8 光学系の周波数応答
6. 9 ホログラフィ
6. 9. 1 計算機ホログラム
7. 偏光
7. 1 偏光の表示法
7. 1. 1 直 線 偏 光
7. 1. 2 円偏光
7. 1. 3 楕 円 偏 光
7. 2 偏 光 素 子
7. 3 ジョーンズベクトルとジョーンズ行列
7. 3. 1 ジョーンズベクトル
7. 3. 2 ジョーンズ行列
7. 4 ストークスパラメーターとミューラー行列
7. 4. 1 ストークスパラメーター
7. 4. 2 ミューラー行列
A. 役に立つ数式
B. 参考書
索 引