大學(xué)生理工專題導(dǎo)讀——傅里葉變換及應(yīng)用 [美] J.F.詹姆斯
定 價:45 元
- 作者:[美] J.F.詹姆斯
- 出版時間:2025/3/1
- ISBN:9787111773597
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O174.22
- 頁碼:
- 紙張:輕型紙
- 版次:
- 開本:32開
傅里葉變換在物理學(xué)和工程中有著廣泛的應(yīng)用,非常重要.本書簡要介紹了傅里葉變換的理論和應(yīng)用,對物理、電氣和電子工程以及計算機科學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說很有價值.
本書在簡要介紹了傅里葉變換的基本思想和原理后,介紹了它在光學(xué)、光譜學(xué)、電子學(xué)和電信等領(lǐng)域的應(yīng)用,說明其強大功能.本書還介紹了多維傅里葉理論中一些很少被討論但非常重要的領(lǐng)域,包括對計算機軸向斷層掃描的介紹.本書最后討論了數(shù)字化方法,特別是快速傅里葉變換及其應(yīng)用.
本書還包括一些新穎、有趣的內(nèi)容,如正弦卷積、連續(xù)性、邁克耳孫恒星干涉儀和Van CittertZernike定理、Babinet原理和偶極子陣列等.
本書遵循教指委相關(guān)指導(dǎo)文件和高等院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律編寫而成。踐行四新理念,融入思政元素,注重理論與實踐相結(jié)合。
傅里葉理論中一些很少被討論但非常重要的領(lǐng)域,包括對計算機軸向斷層掃描的介紹.本書最后討論了數(shù)字化方法,特別是快速傅里葉變換及其應(yīng)用.
本書還包括一些新穎、有趣的內(nèi)容,如正弦卷積、連續(xù)性、邁克耳孫恒星干涉儀和Van CittertZernike定理、Babinet原理和偶極子陣列等.
傅里葉變換是永恒的,自十年前的第2版以來,它們的性質(zhì)沒有改變,但中間的時間允許作者糾正文中的錯誤,并稍微擴展它以涵蓋其他一些有趣的應(yīng)用.例如,VanCittertZernike定理的出現(xiàn)已經(jīng)很晚了,有跡象表明無線電天線設(shè)計的某些方面是有趣的應(yīng)用.
我也借此機會感謝許多人提出的建議,他們常常匿名,因此能夠坦率地提出批評和建議,這些建議(通常)得到了采納,我希望這些批評提高了本書內(nèi)容的吸引力.
J.F.詹姆斯
2010年8月,于基爾克里根
這一版遵循了作者從世界各地得到的許多建議和建設(shè)性的批評,糾正了各種印刷錯誤,并用更明確和直接的派生詞取代了一些含糊不清的陳述和錯誤.第7章已經(jīng)被大量重寫,以演示傅里葉變換在CAT掃描中的使用方式,一個比通常更重要的應(yīng)用:但總的來說,這個版本代表了一個新的努力方向,從純數(shù)學(xué)家的“魔爪”中拯救傅里葉變換,并將其作為一個常用工具呈現(xiàn)給那些在電子工程和實驗物理領(lǐng)域努力奮斗而忙碌的人.
J.F.詹姆斯
2001年1月,于格拉斯哥
向物理系學(xué)生展示傅里葉變換的結(jié)果,通常就和向德古拉伯爵展示十字架一樣.這可能是因為這個主題往往是由理論物理學(xué)家講授的,他們自己使用傅里葉方法來解決棘手的微分方程.結(jié)果這門課往往變成了數(shù)學(xué)分析的重擔(dān).
但并不必如此.工程師和實用物理學(xué)家使用傅里葉理論的方式完全不同:處理實驗數(shù)據(jù),從噪聲信號中提取信息,設(shè)計電子濾波器,“清潔”電視圖像,以及許多類似的實際任務(wù).這些轉(zhuǎn)換是以數(shù)字化的方式完成的,而且涉及極少的數(shù)學(xué)知識.
變換的主要工具是第2章中的定理,熟悉這些定理是掌握這門課程的方法.盡管本書中有很多積分,但事實上積分工作很少,而且大部分是高中階段學(xué)習(xí)的知識.有些地方有一兩次超出范圍,以顯示該方法所覆蓋的范圍之廣和力量之強.這些內(nèi)容不長,旨在激起那些想遵循更多理論路徑學(xué)習(xí)的讀者的興趣.
這本書有意不完整.很多主題都不見了,也沒有試圖解釋一切:
我希望留下的是誘人的線索,以刺激讀者進一步尋找.書末列出了參考文獻.
應(yīng)用科學(xué)家有時對數(shù)學(xué)有一個普遍的認識,特別是對傅里葉理論的認識,其方式與數(shù)學(xué)的發(fā)明有很大的不同.已故的數(shù)學(xué)家和數(shù)學(xué)科普作家E.T.貝爾曾在一本著名的書中把數(shù)學(xué)描述為“科學(xué)的女王和仆人”.
數(shù)學(xué)是發(fā)明的還是發(fā)現(xiàn)的,這是一個哲學(xué)爭論的問題.讓我們妥協(xié),說定理是被發(fā)現(xiàn)的,證明是被發(fā)明的.
女王以仆人的身份出現(xiàn)在這里,有時在這個角色中受到相當粗暴的對待,而且,沒有道歉.我們自然地知道,描述現(xiàn)實世界現(xiàn)象的數(shù)學(xué)函數(shù)在數(shù)學(xué)意義上是“表現(xiàn)良好的”.大自然對奇點的憎惡就像她對真空的憎惡一樣.
當一個方程有多個解時,有些解會被當作“非物理的”,以一種非常隨意的方式丟棄,并且這通常是非常正確的.數(shù)學(xué)畢竟只是對世界的一個簡明的速記描述,如果一個基于三角函數(shù)和恒星觀測的定位計算給出了兩個同樣有效的結(jié)果,那就是你要么在格陵蘭島,要么在巴巴多斯,但如果外面下雪,你有權(quán)放棄其中一個解決方案.所以我們用傅里葉變換來指導(dǎo)下一步的工作,但是要記住,為了解決實際問題,黑板和粉筆圖,計算機屏幕和這里描述的簡單定理要比精確且煩瑣的積分計算好.
J.F. 詹姆斯
1994年1月,于曼徹斯特
高等院校教師
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章物理與傅里葉變換1
1.1定性分析方法1
1.2傅里葉級數(shù)3
1.3諧波的振幅4
1.4傅里葉變換9
1.5共軛變量11
1.6圖形表示法12
1.7常用函數(shù)12
1.8工作實例19
第2章常用的性質(zhì)和定理21
2.1狄利克雷條件21
2.2定理23
2.3卷積和卷積定理24
2.4卷積代數(shù)30
2.5其他定理31
2.6混疊35
2.7工作實例37
第3章應(yīng)用1:夫瑯禾費衍射41
3.1夫瑯禾費衍射41
3.2示例45
3.3巴比內(nèi)原理55
3.4偶極子陣列56
3.5極坐標圖59
3.6相位和相干性59
3.7條紋可見度61
3.8邁克耳孫恒星干涉儀62
3.9范西特澤尼克定理65
第4章應(yīng)用2:信號分析與通信理論67
4.1通信頻道67
4.2噪聲69
4.3濾波器70
4.4匹配濾波器定理71
4.5調(diào)制72
4.6沿信道的多路傳輸77
4.7一些信號通過簡單濾波器的過程78
4.8吉布斯現(xiàn)象81
第5章應(yīng)用3:干涉光譜和譜線形狀87
5.1干涉光譜法87
5.2邁克耳孫復(fù)合光譜儀87
5.3譜線的形狀93
第6章二維傅里葉變換98
6.1笛卡兒坐標98
6.2極坐標98
6.3定理100
6.4具有圓對稱性的二維傅里葉變換示例100
6.5應(yīng)用102
6.6無圓對稱解104
第7章多維傅里葉變換107
7.1狄拉克墻107
大學(xué)生理工專題導(dǎo)讀——傅里葉變換及應(yīng)用
目錄
7.2計算機軸向斷層掃描110
7.3“釘子”114
7.4狄拉克圍欄115
7.5“釘床”117
7.6平行面δ函數(shù)118
7.7點陣列119
7.8晶格120
第8章復(fù)數(shù)形式的傅里葉變換122
第9章離散和數(shù)字傅里葉變換129
9.1歷史129
9.2離散傅里葉變換130
9.3DFT的矩陣形式131
9.4一個FFT的BASIC例程135
附錄140
參考文獻144