Principios de la óptica
Libro de Max Born y Emil Wolf

Principios de la óptica
Portada de la edición del 60 aniversario de 2019
AutorMax Born y Emil Wolf
IdiomaInglés
SujetoÓptica
EditorPrensa de Pérgamo
Fecha de publicación
1959 (1ª ed.)
Lugar de publicaciónReino Unido
Páginas852
ISBN978-1-108-47743-7 Tapa dura
OCLC1129406200
535
Clase LCCódigo de producto 351
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 . [1] Después de pasar por seis ediciones con Pergamon Press, el libro fue transferido a Cambridge University Press , que publicó una séptima edición ampliada en 1999. [2] Se publicó una edición del 60 aniversario en 2019 con un prólogo de Sir Peter Knight . [3] Se considera un libro de ciencia clásico y uno de los libros de óptica más influyentes del siglo XX. [4]

Fondo

En 1933, Springer publicó el libro de Max Born, Optik , que 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 Optik en inglés. En parte lo motivó 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. [3] : 9  [5] : 293  [6] : 181 

El primer problema al que tuvo que enfrentarse Born fue que, después de que Estados Unidos entrara en 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 la égida de la Oficina de Propiedad Extranjera , que estaba autorizada a confiscar la propiedad enemiga, de modo que ni los autores ni los editores recibían ningún pago por estas ventas. Cuando terminó la guerra, la impresión continuó, todavía sin pago de regalías a los autores o editores. Born había estado escribiendo regularmente para intentar recuperar su libro, señalando que no era un extranjero, 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 en la que se le decía que tendría que pagar el 2% del precio de venta al público de cualquier libro nuevo que escribiera 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 impulsó a escribir una carta en la que describía su propia situación. Finalmente, le devolvieron sus derechos sobre el libro y recibió regalías retroactivas. [3] : 9  [5] : 294 

Enseguida se dio cuenta de que era necesario cubrir los importantes avances en óptica que se habían producido en los años transcurridos desde que se había escrito el libro original. Se acercó a Dennis Gabor , el inventor de la holografía, para que colaborara con él en la redacción del libro. Emil Wolf , un asistente de investigación de la Universidad de Cambridge, fue invitado a escribir un capítulo del libro. Gabor abandonó posteriormente por limitaciones de tiempo. Born y Wolf fueron entonces los autores principales con contribuciones especializadas de otros autores. Wolf escribió varios capítulos y editó las otras 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. [2] : Prefacio a la 1.ª edición  [3] : 9  [5] : 293 

Esperaban terminar el libro a finales de 1951, pero eran "demasiado optimistas". [7] : 10  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. Convenció a los autores de que colocaran el libro en manos de Pergamon Press, una decisión de la que luego se arrepentirían. [3] : 10  [5] : 295 

Gustav Born , hijo de Max , ofrece un relato detallado [8]. 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 mucho más baja por las ventas en Estados Unidos que la acordada en su contrato porque el libro iba a ser comercializado por una editorial diferente, lo que significaría menores ganancias para Pergamon. Entonces, el libro fue comercializado a través de la sucursal estadounidense de Pergamon, pero los autores aún recibieron regalías reducidas. También descubrieron que las cifras de ventas en sus estados financieros eran inferiores a las cifras reales. Una cláusula en el contrato significaba que tenían que recurrir 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 vivía ahora en Alemania y tenía más de setenta años. El caso fue visto por Desmond Ackner (más tarde Lord Ackner) en 1962. Falló a favor de los autores en todos los aspectos. No obstante, continuaron recibiendo salarios inferiores. Las cifras iniciales en el estado de cuenta de un año no coincidían con las cifras finales del estado de cuenta del año anterior. Algunas ediciones se reimprimieron varias veces, pero no aparecieron en las cuentas en absoluto. Después de la muerte de Born, Wolf se enteró de que se estaba distribuyendo una edición internacional en el Lejano Oriente, de la que no le habían informado. Pergamon le envió un pequeño cheque cuando les planteó el asunto. Cuando los amenazó con emprender acciones legales, le enviaron otro cheque por el triple de la cantidad. Wolf dijo [2] : Prefacio a la séptima edición  que el libro se reimprimió diecisiete veces (sin contar las ediciones y traducciones no autorizadas).

Rosbaud abandonó Pergamon Press en 1956 “porque consideraba que Maxwell era completamente deshonesto”. Otros autores le dijeron a Gustav Born que habían tenido los mismos problemas con Maxwell. Entre ellos se encontraban Sir Henry Dale , que compartió el premio Nobel de Medicina en 1936, y Edward Appleton.

Contenido

1ª edición

El libro tenía como objetivo cubrir únicamente aquellos fenómenos ópticos que pueden derivarse de la teoría electromagnética de Maxwell y pretende dar una imagen completa de lo que entonces se sabía derivado de las ecuaciones de Maxwell. [2] : Prefacio a la primera edición 

Tabla de contenido
CapítuloTítulo
IPropiedades básicas del campo electromagnéticoSe describen las propiedades del campo electromagnético y se considera la forma en que las ondas electromagnéticas interactúan con la materia.
IIPotenciales electromagnéticos y polarizaciónCuando un campo electromagnético externo interactúa con un objeto material, cada elemento del objeto da lugar a ondículas secundarias que se combinan para dar la onda electromagnética macroscópica observada.
IIIFundamentos de la óptica geométricaEl 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 de vectores de campo.
IVTeoría geométrica de la imagen ópticaLa teoría geométrica de la imagen basada en los métodos de funciones características de Hamilton .
VTeoría geométrica de las aberracionesUn tratamiento unificado de las aberraciones basado en la deformación de los frentes de onda que cubre todas las aberraciones, que tradicionalmente se estudiaban con óptica geométrica (aberraciones mayores) y teoría de difracción (aberraciones pequeñas)
VIInstrumentos de formación de imágenesUna breve descripción de los instrumentos de formación de imágenes que proporciona la base para la teoría de la formación de imágenes aportada por el Dr. PA Wayman. [9]
VIIElementos de la teoría de interferencias e interferómetrosEste capítulo fue escrito por el Dr. WL Wilcock, quien basó las descripciones teóricas en secciones de Optik pero con una cobertura mucho más amplia.
VIIIElementos de la teoría de la difracciónTeoría de difracción de Fresnel-Kirchhoff y sus aplicaciones. Análisis detallado de la distribución tridimensional de la luz cerca del foco óptico. También se incluye una descripción del modelo de onda de difracción de contorno de Thomas Young . También se incluye una descripción del "ingenioso método de reconstrucción de frentes de onda" de Gabor por el que más tarde se le concedió el Premio Nobel y que se hizo conocido como holografía.
IXLa teoría de la difracción de las aberracionesTeoría de difracción de Nijboer-Zernike. Imágenes de objetos extendidos mediante transformadas de Fourier .
incógnitaInterferencia y difracción con luz parcialmente coherenteUna teoría sistemática de la interferencia y la 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. [7] En 1957, Born, que estaba preocupado por el tiempo que estaba tomando completar el libro, sugirió que Wolf lo dejara fuera, diciendo: "¿Quién, aparte de usted, está interesado en la coherencia parcial?". Dos años después de la publicación del libro, la invención del láser significó que los físicos ópticos y los ingenieros se interesaron mucho en el tema. El libro fue el primero en tratarlo en detalle, y Born se sintió muy feliz de que lo hubieran incluido.

XITeoría rigurosa de la difracciónEste capítulo fue escrito por el Dr. PC Clemmow y cubre un campo que se había visto estimulado por los avances en las técnicas de radio de onda corta .
XIIDifracción de luz por ondas ultrasónicasEscrito por el Prof. AB Bhatia. Utiliza las técnicas desarrolladas en el Capítulo II.
XIIIÓptica de metalesEscrito por el Dr. AR Stokes. Versión revisada y ampliada del capítulo publicado en Optik .
XIVÓptica de cristalesEste artículo fue escrito por el Dr. AJ Taylor y también fue una versión revisada y ampliada del capítulo en Optik .
ApéndiceTítulo
ICálculo de variacionesEscrito por Born, y basado en las conferencias de David Hilbert en Göttingen a las que Born había asistido a principios del siglo XX.
IIÓptica de la luz, óptica electrónica y mecánica ondulatoriaEscrito por Gabor. Muestra la analogía formal entre la óptica geométrica, la mecánica clásica y la óptica electrónica analizada mediante el cálculo de variaciones.
IIIAproximación asintótica a integralesEscrito por el Dr. PC Clemmow
IVLa función delta de DiracEscrito por Born and Wolf
VLema matemático utilizado en la derivación de la ley de Lorentz-LorenzEscrito por Born and Wolf
VIPropagación de discontinuidades en un campo electromagnéticoEscrito por Born and Wolf
VIILos polinomios circulares de ZernikeEscrito por Born and Wolf
VIIIPrueba de una desigualdadEscrito por Born and Wolf
IXEvaluación de dos integralesEscrito por Born and Wolf

2da edición

Esta fue publicada en 1962. [2] : Prefacio a la segunda edición  Contenía correcciones de errores y erratas.

Los láseres se han desarrollado desde que se publicó la primera edición, pero no se han abordado porque su funcionamiento queda fuera del ámbito de la óptica clásica. Se han incluido algunas referencias a investigaciones en las que se han utilizado láseres.

3ra edición

Esta fue publicada en 1965. [2] : Prefacio a la tercera edición  Nuevamente se corrigieron errores y erratas, y se agregaron referencias a publicaciones recientes.

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

4ta edición

Esta se publicó en 1968 e incluyó correcciones, mejoras al texto y referencias adicionales. [2] : Prefacio a la cuarta edición 

5ta edición

Esta se publicó en 1974 y nuevamente incluyó correcciones, mejoras al texto y referencias adicionales. [2] : Prefacio a la quinta edición 

Se realizaron cambios significativos en las Secciones 13.1 a 13.3, que tratan 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

Esta se publicó en 1985 y contenía una pequeña cantidad de correcciones [2] : Prefacio a la sexta edición" 

7ma edición

En 1997, la publicación del libro fue transferida a Cambridge University Press, que estaba dispuesta a restablecer el texto, brindando así la oportunidad de realizar cambios sustanciales en el libro. [2] : Prefacio a la séptima edición 

La invención del láser en 1960, un año después de la publicación de la primera edición, había dado lugar a muchas actividades nuevas y a campos completamente nuevos en la óptica. Una versión totalmente actualizada de "Principios de óptica" habría requerido varios volúmenes nuevos, por lo que Wolf decidió añadir sólo unos pocos temas nuevos, lo que no requeriría revisiones importantes del texto.

Se agregó una nueva sección al Capítulo IV, en la que se presentan los principios de la tomografía axial computarizada (o TAC), que ha revolucionado el diagnóstico en medicina. También se incluye una descripción de la transformada de Radon desarrollada en 1917, que sustenta la teoría de la TAC.

Se agregó una explicación de la teoría de difracción de Kirchhoff-Rayleigh al Capítulo VIII, ya que se había vuelto más popular. Existe un debate sobre si esta teoría o la más antigua de Kirchhoff describen mejor los efectos de la 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 potencial mecánica cuántica, y se había derivado más recientemente para la dispersión óptica. Se analiza la tomografía por difracción. Se aplica cuando la longitud de onda finita de las ondas involucradas, por ejemplo, ondas ópticas y ultrasónicas , no se puede ignorar, 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 se han realizado siete ediciones del libro.

Las primeras seis fueron publicadas 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 [2]. Una versión especial del sexagésimo aniversario se lanzó en 2019, sesenta años después de la primera edición.

Ediciones originales

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

Reimpresiones

En 1999, Wolf comentó [2] : Prefacio a la séptima edición  que había habido diecisiete reimpresiones autorizadas y un número desconocido de reimpresiones no autorizadas.

La quinta edición fue reimpresa en 1975 y 1977. [10] Entre 1983 y 1993, la sexta edición del libro fue reimpresa siete veces. [3] Algunas de estas reimpresiones, incluidas las de los años 1983 y 1986, incluyeron correcciones. [10]

Cambridge University Press produjo una reimpresión de la sexta edición en 1997. En 2002 se produjo una reimpresión de la séptima edición con correcciones. Se realizaron quince reimpresiones antes de que se imprimiera la edición del 60.º aniversario en 2019. [3]

Traducciones

  • Born, Max; Wolf, Emil (1964). Principios de óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en alemán) (2.ª ed.). OCLC  602594135.
  • Born, Max; Wolf, Emil (1965). Principios de óptica electromagnética, teoría de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en alemán) (3.ª ed.). OCLC  610951371.
  • Born, Max; Wolf, Emil; Bhatia, A. B (1965). Principios de óptica: teoría electromagnética de la propagación, interferencia y difracción de la luz (en italiano). Oxford: Pergamon Press. OCLC  878702542.
  • Борн, М.; Вольф, Э. (1970). Основы оптики (en ruso). Moscú: Изд. "Наука".
  • Nacido, Max; Lobo, 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. [2] : Prólogo  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 materia". [11] Su momento fue muy oportuno. La llegada del láser poco después de su publicación significó que los conocimientos que proporcionó 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 fuente de información rigurosa. Sus excelentes ventas reflejaron su valor para la comunidad óptica mundial.

Gabor dijo que el relato de la holografía en el libro era la primera descripción sistemática de la técnica en un libro de texto autorizado. [2] : Prólogo  Gabor envió a Wolf una copia de uno de sus artículos con la inscripción "Querido Emil, te considero mi profeta principal. Con amor, Dennis" [7]

La séptima edición fue revisada por Peter W. Milonni , [4] Eugene Hecht , [12] y William Maxwell Steen. [13] Las ediciones anteriores del libro fueron revisadas por Léon Rosenfeld , [14] Walter Thompson Welford , [15] John D. Strong , [16] y Edgar Adrian , [17] entre otros. [18] [19] [20] [21] [22]

Peter W. Milonni inició su reseña del libro respaldando la descripción de la sobrecubierta del libro, afirmando que es "uno de los libros científicos clásicos del siglo XX y probablemente el libro más influyente en óptica publicado en los últimos 40 años". [4]

Eugene Hecht abrió su reseña del libro comparando la tarea con la de reseñar 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". [12] Hecht luego resume su propia reseña, para ayudar a "cualquiera que no tenga tiempo para leer el resto de este ensayo" al afirmar: " Principios de óptica es un gran libro, la séptima edición es excelente, y si trabajas en el campo, probablemente deberías tenerlo". [12] Hecht continuó afirmando que el libro "es un gran tratado matemático riguroso, pesado e inquebrantable que trata una gran cantidad de temas en óptica clásica". [12] Señaló que el libro puede ser difícil de entender; escribió: "Este es un tour de force, nunca pensado para una lectura fácil". [12] Después de analizar algunos de los cambios de la nueva edición, Hecht finalizó la reseña con el mismo resumen que la introducción, enfatizando nuevamente que "si trabajas en el campo probablemente deberías poseerlo". [12]

Véase también

Referencias

  1. ^ Born, Max; Wolf, Emil (1959). Principios de óptica: teoría electromagnética de propagación, interferencia y difracción de la luz (1.ª ed.). Londres; Nueva York; París: Pergamon Press . OCLC  489691506.
  2. ^ abcdefghijklmn Born, Max; Wolf, Emil (1999). Principios de óptica: teoría electromagnética de propagación, interferencia y difracción de la luz (7.ª edición ampliada). Cambridge: Cambridge University Press . ISBN 0-521-64222-1.OCLC 1151058062  .
  3. ^ abcdefg Born, Max; Wolf, Emil (2019). Principios de óptica: teoría electromagnética de propagación, interferencia y difracción de la luz (7.ª edición (ampliada) del 60.º aniversario). Cambridge University Press . ISBN 978-1-108-47743-7.OCLC 1129406200  .
  4. ^ abc Milonni, Peter W. (2000). "Reseña del libro: Principios de óptica. Por Max Born y Emil Wolf. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido, 1999, 985 pp". Fundamentos de la física . 30 (8): 1325–1326. Bibcode :2000FoPh...30.1325.. doi :10.1023/A:1017296724276. S2CID  189838261.
  5. ^ abcd Greenspan, Nancy Thorndike (2005). El fin de un mundo determinado: la vida y la ciencia de Max Born . Nueva York: Basic Books. ISBN 978-0-7382-0693-6.OCLC 56534998  . También publicado en Alemania: Max Born – Baumeister der Quantenwelt. Eine Biographie Spektrum Akademischer Verlag, 2005, ISBN 3-8274-1640-X 
  6. ^ Born, M.; Born, MEH y Einstein, A. (1971). Las cartas de Born-Einstein: correspondencia entre Albert Einstein y Max y Hedwig Born de 1916 a 1955, con comentarios de Max Born . I. Born, trad. Londres: Macmillan. ISBN. 978-0-8027-0326-2.
  7. ^ abc Wolf, Emil (1983). "Recolecciones de Max Born". Optics News . 9 : 10–16.
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  10. ^ ab Born, Max; Wolf, Emil (1980). Principios de óptica (6.ª ed.). Londres: Pergamon Press. ISBN 0-08-026482-4.
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Lectura adicional

  • «Sitio web de la edición de aniversario de Cambridge University Press». Cambridge University Press . Consultado el 25 de noviembre de 2020 .
  • «Sitio web de la séptima edición de Cambridge University Press». Cambridge University Press . Consultado el 25 de noviembre de 2020 .
  • «Principios de Óptica | Óptica, optoelectrónica y fotónica». Cambridge University Press . Consultado el 25 de noviembre de 2020 .
  • Born, Max; Wolf, Emil (1980). El sitio web de libros de Science Direct. ISBN 9780080264820. Recuperado el 25 de noviembre de 2020 .
  • «El sitio web de libros de Elsevier». Elsevier . Consultado el 25 de noviembre de 2020 .
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