Principios de la óptica -Principles of Optics

Principios de la óptica
Portada de Born and Wolf Principles of Optics 2019.jpg
Portada de la edición del 60 aniversario de 2019
Autor Max Born y Emil Wolf
País Reino Unido
Idioma inglés
Sujeto Óptica
Editor Prensa de Pergamon
Fecha de publicación
 1959 (1ª ed.)
Paginas 852
ISBN 978-1-108-47743-7 Tapa dura
OCLC 1129406200
535
Clase LC QC351
Todos los identificadores se refieren a la edición del séptimo aniversario, publicada en 2019 por Cambridge University Press con un prólogo de Peter Knight.
Nacido en la década de 1930

Principles of Optics , conocido coloquialmente como Born and Wolf , es un libro de texto de óptica escrito por Max Born y Emil Wolf que fue publicado inicialmente en 1959 por Pergamon Press . Después de pasar por seis ediciones con Pergamon Press, el libro se transfirió a Cambridge University Press, que publicó una séptima edición ampliada en 1999. En 2019 se publicó una edición del 60 aniversario con un prólogo de Sir Peter Knight . Se considera un libro de ciencia clásico y uno de los libros de óptica más influyentes del siglo XX.

Fondo

En 1933, Springer publicó el libro "Optik" de Max Born; se trataba de todos los fenómenos ópticos para los que eran aplicables los métodos de la física clásica y , en particular, las ecuaciones de Maxwell . En 1950, con el apoyo de Sir Edward Appleton , el director de la Universidad de Edimburgo, Born decidió producir una versión actualizada de su libro "Optik" en inglés. Estaba motivado en parte por la necesidad de ganar dinero, ya que no había trabajado el tiempo suficiente en Edimburgo para ganar una pensión decente y, en ese momento, no tenía derecho a ninguna pensión por el tiempo que trabajó en Alemania.

El primer problema que tuvo que afrontar Born fue que después de que Estados Unidos se uniera a la guerra en 1941, “Optik” se había reproducido y vendido ampliamente en Estados Unidos, junto con muchos otros libros y publicaciones periódicas. Esto se había hecho bajo los auspicios de la Oficina de Propiedad Extranjera, que estaba autorizada a confiscar la propiedad enemiga, de modo que ni los autores ni los editores recibían pago alguno por estas ventas. Cuando terminó la guerra, la impresión continuó, aún sin pago de regalías a los autores ni a los editores. Born había estado escribiendo regularmente para intentar recuperar su libro, señalando que no era un extraterrestre, ya que había sido ciudadano británico al comienzo de la guerra. Consiguió el apoyo de varias personas y organizaciones, incluido el embajador británico en Washington. En respuesta, recibió una carta que decía que tendría que pagar el 2% del precio de venta al público de cualquier libro nuevo que escribiera y que estuviera basado en “Optik”. Un artículo en el Manchester Guardian sobre cómo Jean Sibelius había sido privado de regalías de la misma manera, lo llevó a escribir una carta describiendo su propia situación. Finalmente, le devolvieron sus derechos sobre el libro y recibió regalías retroactivas.

Rápidamente se dio cuenta de que debían cubrirse los importantes avances en óptica que habían tenido lugar en los años transcurridos desde que se escribió el libro original. Se acercó a Dennis Gabor , el inventor de la holografía, para colaborar con él en la redacción del libro. Emil Wolf , asistente de investigación de la Universidad de Cambridge, fue invitado a escribir un capítulo del libro. Posteriormente, Gabor se retiró debido a limitaciones de tiempo. Born y Wolf fueron entonces los autores principales con contribuciones especializadas de otros autores. Wolf escribió varios capítulos y editó las demás contribuciones; La aportación de Born fue una versión modificada de “Optik” y también la colaboración con Wolf en la planificación del libro, y muchas discusiones sobre puntos en disputa, presentación, etc.

Esperaban terminar el libro a finales de 1951, pero eran "demasiado optimistas". En realidad, el libro se publicó por primera vez en diciembre de 1959.

Problemas con Pergamon Press y Robert Maxwell

Pergamon Press fue una editorial científica fundada en 1948 por Robert Maxwell y Paul Rosbaud . Este último había sido asesor científico de Springer en Alemania antes y durante la guerra y fue uno de los editores que se ocuparon de "Optik". También fue un agente encubierto de los Aliados durante la guerra. Persuadió a los autores para que colocaran el libro en Pergamon Press, una decisión de la que luego se arrepentirían.

Gustav Born , el hijo de Max, ofrece un relato detallado. Explica cómo las leyes de difamación en el Reino Unido le impidieron hablar de esto hasta después de la muerte de Maxwell .

Maxwell intentó que los autores aceptaran una tasa de regalías por las ventas en Estados Unidos mucho más baja que la acordada en su contrato porque el libro iba a ser comercializado por una editorial diferente, lo que significaría ganancias reducidas para Pergamon. Luego se comercializó a través de la sucursal estadounidense de Pergamon, pero los autores aún recibieron regalías reducidas. También encontraron que las cifras de ventas en sus declaraciones eran más bajas que las cifras reales. Una cláusula en el contrato significaba que tenían que ir a arbitraje en lugar de ir a los tribunales para resolver esto. Gustav actuó en nombre de su padre en el asunto, ya que Max Born ahora vivía en Alemania y tenía setenta y tantos años. El caso fue escuchado por Desmond Ackner (más tarde Lord Ackner) en 1962. Falló a favor de los autores en todos los aspectos. No obstante, siguieron recibiendo un salario insuficiente. Las cifras iniciales de la declaración de un año no coincidían con las cifras finales de la declaración del año anterior. Algunas ediciones se reimprimieron varias veces pero no aparecieron en las cuentas en absoluto. Después de la muerte de Born, Wolf descubrió que se estaba distribuyendo una edición internacional en el Lejano Oriente de la que no se le había informado. Pergamon le envió un pequeño cheque cuando les planteó el asunto. Cuando los amenazó con emprender acciones legales, enviaron otro cheque por tres veces la cantidad. Wolf dijo que el libro se reimprimió diecisiete veces (sin contar las ediciones y traducciones no autorizadas).

Rosbaud dejó Pergamon Press en 1956 "porque encontró que Maxwell era completamente deshonesto". Otros autores le dijeron a Gustav Born que habían tenido los mismos problemas con Maxwell. Entre ellos estaban Sir Henry Dale , quien compartió el premio Nobel de Medicina en 1936 y Edward Appleton.

Contenido

1ra edición

El libro tenía como objetivo cubrir solo aquellos fenómenos ópticos que pueden derivarse de la teoría electromagnética de Maxwell y tiene la intención de dar una imagen completa de lo que se sabía entonces derivado de las ecuaciones de Maxwell.

Tabla de contenido
Capítulo Título
I Propiedades básicas del campo electromagnético. Se describen las propiedades del campo electromagnético y se considera la forma en que las ondas electromagnéticas interactúan con la materia.
II Potenciales electromagnéticos y polarización Cuando un campo electromagnético externo interactúa con un objeto material, cada elemento del objeto da lugar a ondas secundarias que se combinan para dar la onda electromagnética macroscópica observada.
III Fundamentos de la óptica geométrica El caso límite de las ecuaciones de Maxwell en longitudes de onda cortas que conducen a la óptica geométrica. Rayos, frentes de onda y propagación de direcciones vectoriales de campo.
IV Teoría geométrica de la imagen óptica La teoría geométrica de la imagen basada en los métodos de funciones características de Hamilton.
V Teoría geométrica de aberraciones Un tratamiento unificado de aberraciones basado en la deformación de frentes de onda que cubre todas las aberraciones, que tradicionalmente se estudiaban con óptica geométrica (aberraciones más grandes) y teoría de la difracción (aberraciones pequeñas).
VI Instrumentos de formación de imágenes Una breve descripción de los instrumentos de formación de imágenes que proporciona los antecedentes de la teoría de la formación de imágenes aportada por el Dr. PA Wayman.
VII Elementos de la teoría de la interferencia e interferómetros. Este capítulo fue escrito por el Dr. WL Wilcock, quien basó las descripciones teóricas en secciones de "Optik" pero con una cobertura mucho mayor.
VIII Elementos de la teoría de la difracción Teoría de la difracción de Fresnel-Kirchoff y sus aplicaciones. Análisis detallado de la distribución de luz tridimensional cerca del foco óptico. También una descripción del modelo de onda de difracción de límites de Thomas Young . También se incluyó un relato del "ingenioso método de reconstrucción de frentes de ondas" de Gabor, por el que Gabor fue galardonado más tarde con el Premio Nobel y se hizo conocido como holografía.
IX La teoría de la difracción de las aberraciones. Teoría de la difracción de Nijboer-Zernike. Imágenes de objetos extendidos mediante transformadas de Fourier.
X Interferencia y difracción con luz parcialmente coherente Una teoría sistemática de interferencia y difracción con luz parcialmente coherente. Una explicación de la polarización parcial descrita por la teoría de la coherencia.

Este capítulo fue motivo de cierta discordia entre los autores. En 1957, Born, que estaba preocupado por el tiempo que se tardaba en completar el libro, sugirió que Wolf lo dejara fuera, diciendo "¿Quién, aparte de ti, está interesado en la coherencia parcial?". Dos años después de la publicación del libro, la invención del láser significó que los físicos e ingenieros ópticos se interesaron mucho en el tema. El libro fue el primero en cubrirlo en detalle, y Born se alegró mucho de haberlo incluido.

XI Teoría rigurosa de la difracción Este capítulo fue escrito por el Dr. PC Clemmow. Cubre un campo que ha sido estimulado por los avances en las técnicas de radio de onda corta.
XII Difracción de la luz por ondas ultrasónicas. Escrito por el Prof. AB Bhatia. utilizó las técnicas desarrolladas en el Capítulo II.
XIII Óptica de metales Escrito por el Dr. AR Stokes. Era una versión revisada y ampliada del capítulo de "Optik".
XIV Óptica de cristales Esto fue escrito por el Dr. AJTaylor y también fue una versión revisada y ampliada del capítulo en "Optik".
Apéndice Título
I Cálculo de variaciones Escrito por Born, y se basan en las conferencias de David Hilbert en Göttingen, a las que Born había asistido a principios del siglo XX.
II Óptica de luz, óptica de electrones y mecánica ondulatoria Escrito por Gabor. Muestra la analogía formal entre la óptica geométrica, la mecánica clásica y la óptica electrónica analizada mediante los cálculos de variaciones.
III Aproximación asintótica a integrales Escrito por Dr. PC Clemmow
IV La función delta de Dirac Escrito por Born y Wolf
V Lema matemático utilizado en la derivación de la ley de Lorentz-Lorenz Escrito por Born y Wolf
VI Propagación de discontinuidades en un campo electromagnético. Escrito por Born y Wolf
VII Los polinomios circulares de Zernike Escrito por Born y Wolf
VIII Prueba de una desigualdad Escrito por Born y Wolf
IX Evaluación de dos integrales Escrito por Born y Wolf

2da edición

Este fue publicado en 1962. Contiene correcciones de errores y erratas.

Los láseres se han desarrollado desde que se publicó la primera edición, pero no se cubrieron porque el funcionamiento del láser está fuera del alcance de la óptica clásica. Se incluyeron algunas referencias a investigaciones que utilizaron láseres.

3ra Edición

Este fue publicado en 1965. Volvió a tener corrección de errores y erratas, y se agregaron referencias a publicaciones recientes.

Una nueva figura (8.54), donada por Leith y Upatnieks , mostró imágenes de la primera imagen holográfica tridimensional. Esto se relaciona con la sección del Capítulo VIII que describe la técnica de reconstrucción del frente de onda de Gabor.

Cuarta edición

Este fue publicado en 1968 e incluyó correcciones, mejoras al texto y referencias adicionales.

5ta Edición

Este fue publicado en 1974 y nuevamente incluyó correcciones, mejoras al texto y referencias adicionales.

Se realizaron cambios significativos en las Secciones 13.1-13.3. que se ocupa de las propiedades ópticas de los metales. No es posible describir la interacción de una onda electromagnética óptica con un metal utilizando la teoría óptica clásica. No obstante, algunas de las características principales pueden describirse, al menos en términos cuantitativos, siempre que se tengan en cuenta la dependencia de la frecuencia de la conductividad y el papel de los electrones libres y ligados.

6ta Edición

Esto se publicó en 1985 y contenía una pequeña cantidad de correcciones.

Séptima edición

En 1997, la publicación del libro fue transferida a Cambridge University Press, quienes estaban dispuestos a reajustar el texto, brindando así la oportunidad de realizar cambios sustanciales en el libro.

La invención del láser en 1960, un año después de la publicación de la primera edición, dio lugar a muchas actividades nuevas y campos completamente nuevos en la óptica. Un "Principios de Óptica" completamente actualizado habría requerido varios volúmenes nuevos, por lo que Wolf decidió agregar solo unos pocos temas nuevos, que no requerirían revisiones importantes del texto.

Se agregó una nueva sección al Capítulo IV, que presenta los principios de la tomografía axial computarizada , conocida como TAC, que ha revolucionado el diagnóstico en medicina. Hay una descripción de la transformada de radón desarrollada en 1917, que subyace a la teoría de CAT.

Se añadió una descripción de la teoría de la difracción de Kirchoff-Rayleigh al Capítulo VIII a medida que se había vuelto más popular. Existe un debate sobre si ella o la antigua teoría de Kirchoff describe mejor los efectos de difracción.

Se presenta un fenómeno recientemente descubierto, en el que el análisis espectral de la distribución de luz de campos de luz de banda ancha superpuestos proporciona información física importante a partir de la cual se pueden deducir las propiedades de coherencia de la luz.

Se añadió el capítulo XIII, titulado "La teoría de la dispersión de la luz por medios no homogéneos". La teoría subyacente se desarrolló muchos años antes en el análisis de la dispersión del potencial mecánico cuántico, y más recientemente se había derivado para la dispersión óptica. Se comenta la tomografía por difracción. Se aplica cuando la longitud de onda finita de las ondas implicadas, por ejemplo, ondas ópticas y ultrasónicas, no puede ignorarse, como es el caso de la tomografía de rayos X.

También se agregaron tres nuevos apéndices:

  • Prueba de la desigualdad para el grado espectral de coherencia
  • Evaluación de dos integrales
  • Prueba del lema de Jones

Historial de publicaciones

Hasta la fecha, ha habido siete ediciones del libro.

Los primeros seis fueron publicados por Pergamon Press en 1959, 1962, 1965, 1968, 1974 y 1980. Cambridge University Press se hizo cargo del libro en 1997 y publicó una séptima edición ampliada en 1999. Una versión especial del sexagésimo aniversario fue lanzada en 2019, sesenta años después de la primera edición.

Ediciones originales

  1. Nacido, Max; Wolf, Emil (1959). Principios de la óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (1ª ed.). Londres; Nueva York; París: Pergamon Press . OCLC  489691506 .
  2. Nacido, Max; Wolf, Emil (1964). Principios de óptica; teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (2ª ed. rev.). Nueva York: Pergamon Press . OCLC  606624742 .
  3. Nacido, Max; Wolf, Emil (1965). Principios de óptica; teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (3ª ed. rev.). Oxford; Londres; Edimburgo: Pergamon Press . OCLC  935495986 .
  4. Nacido, Max; Wolf, Emil (1970). Principios de óptica; teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (4ª ed. rev.). Oxford; Nueva York: Pergamon Press . ISBN 978-0-08-013987-6. OCLC  45634897 .
  5. Nacido, Max; Wolf, Emil (1975). Principios de óptica; teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (5ª ed. rev.). Oxford: Pergamon Press . ISBN 0-08-018018-3. OCLC  1219238 .
  6. Nacido, Max; Wolf, Emil (1980). Principios de la óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (6ª ed.). Oxford; Nueva York: Pergamon Press . ISBN 0-08-026482-4. OCLC  7106160 .
  7. Nacido, Max; Wolf, Emil (1999). Principios de óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (7ª ed. Ampliada). Cambridge: Cambridge University Press . ISBN 0-521-64222-1. OCLC  1151058062 .

Reimpresiones

En 1999, Wolf comentó que había diecisiete reimpresiones autorizadas y un número desconocido de reimpresiones no autorizadas .

La quinta edición se reimprimió en 1975 y 1977. Entre 1983 y 1993, la sexta edición del libro se reimprimió siete veces. Algunas de estas reimpresiones, incluidas las de los años 1983 y 1986, incluían correcciones.

Cambridge University Press produjo una reimpresión de la sexta edición en 1997. Una reimpresión de la séptima edición se produjo en 2002 con correcciones. Se hicieron quince reimpresiones antes de que se imprimiera la edición del 60 aniversario en 2019.

Traducciones

Esta es una lista dinámica y es posible que nunca pueda satisfacer estándares particulares de completitud. Puede ayudar agregando elementos faltantes con fuentes confiables .
  • Nacido, Max; Wolf, Emil (1964). Principios de la óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en alemán) (2ª ed.). OCLC  602594135 .
  • Nacido, Max; Wolf, Emil (1965). Principios de la óptica teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en alemán) (3ª ed.). OCLC  610951371 .
  • Nacido, Max; Wolf, Emil; Bhatia, A. B (1965). Principios de la óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en italiano). Oxford: Pergamon Press. OCLC  878702542 .
  • Nacido, Max; Wolf, Emil (1975). Kansho oyobi kaisetsu (en japonés). Kusakawa, Toru 1943., Yokota, Hideshi 1936., 草 川, 徹 1943, 横 田, 英 嗣 1936. 東海 大学 出版 会. ISBN 4-486-00757-3. OCLC  959685860 .

Recepción

La primera edición fue muy bien recibida. Una biografía de Max Born decía: "presenta un tratamiento sistemático basado en la teoría electromagnética para todos los fenómenos ópticos que pueden describirse en términos de una distribución continua de la materia". Su momento fue muy oportuno. La llegada del láser poco después de su publicación significó que los conocimientos que proporcionaba sobre la descripción y el análisis de la luz eran directamente aplicables al comportamiento de la luz láser. Fue ampliamente utilizado por profesores universitarios, los investigadores lo utilizaron como una fuente de información rigurosa. Sus excelentes ventas reflejan su valor para la comunidad óptica mundial.

Gabor dijo que el relato de la holografía en el libro fue la primera descripción sistemática de la técnica en un libro de texto autorizado. Gabor envió a Wolf una copia de uno de sus papeles con la inscripción "Querido Emil, te considero mi profeta principal, amor, Dennis".

La séptima edición fue revisada por Peter W. Milonni , Eugene Hecht y William Maxwell Steen. Las ediciones anteriores del libro fueron revisadas por Léon Rosenfeld , Walter Thompson Welford , John D. Strong y Edgar Adrian , entre otros.

Peter W. Milonni abrió su reseña del libro respaldando la descripción de la sobrecubierta del libro, afirmando que es "uno de los libros de ciencia clásicos del siglo XX, y probablemente el libro más influyente en óptica publicado en los últimos 40 años".

Eugene Hecht abrió su reseña del libro comparando la tarea con la reseña de La Odisea , en el sentido de que "no se puede abordar sin un cierto asombro y el conocimiento previo de que todo lo que digas es esencialmente irrelevante". Luego, Hecht resume su propia reseña, con el fin de ayudar a "cualquiera que no tenga tiempo para leer el resto de este ensayo" diciendo: " Principles of Optics es un gran libro, la séptima edición es excelente, y si para trabajar en el campo, probablemente debería ser propietario ". Hecht continuó afirmando que el libro "es un gran tratado matemático riguroso, pesado e inquebrantable que trata una gran cantidad de temas de la óptica clásica". Señaló que el libro puede ser difícil de entender; escribió: "Este es un tour de force, nunca destinado a una lectura fácil". Después de analizar algunos de los cambios a la nueva edición, Hecht finalizó la revisión con el mismo resumen que la introducción, enfatizando nuevamente que "si trabajas en el campo probablemente deberías poseerlo".

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos