نظریه میدان اپتیک غیریگانه ۲۰۲۳
Field Theory of Nonimaging Optics 2023

هدف این کتاب عبور از پارادایم سنتی پرتو و ارائه یک پارادایم تحلیلی برای اپتیک غیرتصویرساز مبتنی بر نظریه میدان است. هدف دوم نویسندگان بررسی ارتباط بین این نظریه میدان اپتیک غیرتصویرساز و سایر نظریه‌های انتقال تابشی است.

این کتاب نظریه میدان اپتیک غیرتصویرساز را به عنوان یک پارادایم تحلیلی جدید، نه آماری، برای تحلیل مسائل در چارچوب اپتیک هندسی غیرتصویرساز، با فرمول‌بندی مبتنی بر نظریه میدان بردار تابش D معرفی می‌کند. این پارادایم جدید، اصول و ابزارهای نوینی را در روش‌های طراحی سیستم‌های اپتیکی، مکمل روش خطوط جریان، ارائه می‌دهد و از پارادایم کلاسیک پرتو فراتر می‌رود. این پارادایم جدید میدان را می‌توان به عنوان تعمیمی از پارادایم پرتو در نظر گرفت و الگوریتم‌های محاسباتی دقیق‌تر و سریع‌تری توسعه خواهند یافت. به موازات آن، پیشرفت در دانش اصول نظریه میدان اپتیک غیرتصویرساز، منجر به پیشرفت‌های چشمگیری در ارتباط بین اپتیک غیرتصویرساز و سایر نظریه‌های به ظاهر مجزای انتقال تابش شده است. بردار تابش D را می‌توان به عنوان میانگین ماکروسکوپی بردار پوینتینگ، با ارتباطی آشکار با فشار تابشی در نظر گرفت. همچنین می‌توان از تکنیک‌های هندسه لورنتس برای مطالعه بردار تابش D استفاده کرد. ارتباطات ترمودینامیکی روشنی بین متمرکزکننده غیرتصویرساز و قانون استفان-بولتزمن تابش وجود دارد. با توجه به این ارتباط ترمودینامیکی، اپتیک غیرتصویرساز و بردار تابش D را نیز می‌توان از دیدگاه فضای فاز مورد مطالعه قرار داد.

این کتاب برای محققان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، اساتید و متخصصانی که به دنبال تحلیل، طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های اپتیکی هستند، مناسب است.

This book aims to overcome the traditional ray paradigm and provide an analytical paradigm for Nonimaging Optics based on Field Theory. As a second objective, the authors address the connections between this Field Theory of Nonimaging Optics and other radiative transfer theories.

The book introduces the Field Theory of Nonimaging Optics as a new analytical paradigm, not statistical, to analyze problems in the frame of nonimaging geometrical optics, with a formulation based on field theory of irradiance vector D. This new paradigm provides new principles and tools in the optical system design methods, complementary to flowline method, overcoming the classical ray paradigm. This new Field paradigm can be considered as a generalization of the ray paradigm and new accurate and faster computation algorithms will be developed. In a parallel way, the advance in the knowledge of the principles of Field Theory of Nonimaging Optics has produced clear advances in the connection between nonimaging optics and other apparently disconnected theories of radiation transfer. The irradiance vector D can be considered as the macroscopic average of Poynting vector, with a clear connection with radiation pressure. Lorentz geometry techniques can also be applied to study irradiance vector D. There are clear thermodynamic connections between the nonimaging concentrator and Stefan-Boltzmann law of radiation. From this thermodynamic connection, nonimaging optics and irradiance vector D can also be studied from a phase space point of view.

This book is intended for researchers, graduate students, academics and professionals looking to analyze, design and optimize optical systems.