工程光學(xué)

前言

　　工程光學(xué)課程是測(cè)控技術(shù)與儀器、精密計(jì)量和光電類等專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課。本書是根據(jù)全國本科院校儀器儀表類專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革要求，為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的需要而編寫的?！　”緯窃诰幷叨嗄杲虒W(xué)和科研實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫而成的，全書共分12章，內(nèi)容涉及幾何光學(xué)和物理光學(xué)兩部分內(nèi)容。第1～9章為幾何光學(xué)，主要介紹了幾何光學(xué)的基本定律，高斯光學(xué)理論及基本光學(xué)元件的成像特性，光學(xué)系統(tǒng)的光束限制及應(yīng)用，像差的基本概念、成因及校正，典型光學(xué)系統(tǒng)的工作原理，激光、光纖和紅外等現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)；第10～12章為物理光學(xué)，介紹了光的干涉、衍射和偏振等特性及應(yīng)用。本書在編寫過程中，注重堅(jiān)持基礎(chǔ)理論、強(qiáng)化能力、突出重點(diǎn)、學(xué)以致用的原則，既注重闡述必要的基礎(chǔ)知識(shí)，又力求理論聯(lián)系實(shí)際，緊密結(jié)合工程實(shí)際，列舉了大量應(yīng)用實(shí)例，集實(shí)用性、知識(shí)性和通俗性于一體，有利于讀者較全面地掌握光學(xué)的基本理論和實(shí)際應(yīng)用，努力反映光學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)展，并注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。　　本書具有以下特點(diǎn)：　?。?）精選教學(xué)內(nèi)容，不僅強(qiáng)調(diào)工程的科學(xué)分析，同時(shí)注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，使科學(xué)理論與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，依據(jù)教學(xué)大綱的基本要求，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)在工程實(shí)際中的應(yīng)用，從而提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神；　?。?）略去了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)基本概念的闡述，注重實(shí)用性與先進(jìn)性，力求深入淺出，通俗易懂，以方便讀者學(xué)習(xí)，關(guān)鍵環(huán)節(jié)都選編了相關(guān)例題，每章都附有習(xí)題及部分參考答案，以滿足讀者自學(xué)的需要；　?。?）立足基本理論，面向應(yīng)用技術(shù)，以“必需、夠用”為尺度，以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用為重點(diǎn)，加強(qiáng)了理論知識(shí)和工程實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一；　?。?）力求基礎(chǔ)知識(shí)、科技新成果及發(fā)展新動(dòng)向相結(jié)合，以光學(xué)基本理論、光學(xué)系統(tǒng)成像特性及光學(xué)理論在現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用為主線。

內(nèi)容概要

　　《工程光學(xué)》系統(tǒng)地介紹了幾何光學(xué)和物理光學(xué)的理論知識(shí)及其應(yīng)用。全書共分12章，第1～9章屬于幾何光學(xué)，主要介紹了幾何光學(xué)的基本定律，高斯光學(xué)理論及基本光學(xué)元件的成像特性，光學(xué)系統(tǒng)的光束限制及應(yīng)用，像差的基本概念、成因及校正，典型光學(xué)系統(tǒng)的工作原理，激光、光纖和紅外等現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)；第10～12章屬于物理光學(xué)，介紹了光的干涉、衍射和偏振等特性及應(yīng)用?！豆こ坦鈱W(xué)》注重實(shí)用性與先進(jìn)性，力求深入淺出，通俗易懂，不僅注意必要的理論基礎(chǔ)，而且緊密結(jié)合工程實(shí)際，列舉了大量應(yīng)用實(shí)例，關(guān)鍵環(huán)節(jié)都選編了相關(guān)例題，每章都附有習(xí)題及部分參考答案，以滿足讀者自學(xué)的需要?！　　豆こ坦鈱W(xué)》可作為高等院校儀器儀表類、光學(xué)工程、測(cè)控及電子信息等專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可供其他相關(guān)專業(yè)學(xué)生和從事光電技術(shù)、儀器儀表技術(shù)、精密計(jì)量及檢測(cè)技術(shù)等專業(yè)的工程技術(shù)人員及科技工作者參考。

書籍目錄

第1章 幾何光學(xué)的基本定律和物像概念1．1 概述1．2 幾何光學(xué)的基本定律1．2．1 基本定律概述1．2．2 光路的可逆性1．2．3 費(fèi)馬原理1．2．4 馬呂斯定律1．3 成像的基本概念與完善成像條件1．3．1 光學(xué)系統(tǒng)與物像概念1．3．2 完善成像條件1．3．3 物像的虛實(shí)1．3．4 物像的相對(duì)性習(xí)題第2章 共軸球面光學(xué)系統(tǒng)2．1 基本概念與符號(hào)規(guī)則2．2 單個(gè)折射球面成像2．2．1 單折射球面成像的光路計(jì)算2．2．2 近軸區(qū)成像的物像關(guān)系2．2．3 近軸區(qū)成像的放大率和傳遞不變量2．3 單個(gè)反射球面成像2．4 共軸球面光學(xué)系統(tǒng)成像習(xí)題第3章 理想光學(xué)系統(tǒng)3．1 理想光學(xué)系統(tǒng)理論3．1．1 理想光學(xué)系統(tǒng)理論的內(nèi)容3．1．2 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)理論3．2 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面3．2．1 無限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)和其對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)3．2．2 無限遠(yuǎn)軸上像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物點(diǎn)F3．2．3 物方主平面與像方主平面3．3 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系3．3．1 圖解法求像3．3．2 解析法求像3．3．3 理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距之間的關(guān)系3．3．4 舉例3．4 理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率3．4．1 垂軸放大率3．4．2 軸向放大率3．4．3 角放大率3．4．4 光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)3．4．5 用平行光管測(cè)定焦距的依據(jù)3．4．6 舉例3．5 理想光學(xué)系統(tǒng)的組合3．5．1 圖解法求像3．5．2 解析法求像3．5．3 理想光學(xué)系統(tǒng)的光焦度3．5．4 舉例3．6 透鏡3．6．1 透鏡的分類3．6．2 透鏡的焦距和基點(diǎn)位置3．6．3 舉例習(xí)題第4章 平面與平面系統(tǒng)4．1 平面鏡成像4．1．1 單平面鏡4．1．2 雙平面鏡成像4．2 平行平板4．2．1 平行平板的成像特性4．2．2 近軸區(qū)平行平板的成像4．3 反射棱鏡4．3．1 反射棱鏡的概念及分類4．3．2 棱鏡系統(tǒng)的成像方向判斷4．3．3 反射棱鏡的等效作用與展開4．4 折射棱鏡與光楔4．4．1 折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)4．4．2 光楔及其應(yīng)用4．4．3 棱鏡的色散4．4．4 光學(xué)材料4．4．5 舉例習(xí)題第5章 光學(xué)系統(tǒng)的光束限制5．1 孔徑光闌、入瞳和出瞳5．1．1 孔徑光闌5．1．2 入瞳和出瞳5．1．3 孔徑光闌、入瞳和出瞳的判定方法5．2 視場(chǎng)光闌、入窗和出窗5．2．1 視場(chǎng)光闌5．2．2 入窗和出窗5．2．3 視場(chǎng)光闌、入窗和出窗的判定方法5．3 漸暈光闌及場(chǎng)鏡的應(yīng)用5．3．1 漸暈及漸暈光闌5．3．2 場(chǎng)鏡的應(yīng)用5．4 光學(xué)系統(tǒng)的景深和焦深5．4．1 光學(xué)系統(tǒng)的空間像5．4．2 光學(xué)系統(tǒng)的景深5．4．3 照相機(jī)景深舉例5．4．4 光學(xué)系統(tǒng)的焦深5．5 遠(yuǎn)心光路5．5．1 物方遠(yuǎn)心光路5．5．2 像方遠(yuǎn)心光路習(xí)題第6章 像差概論6．1 球差6．1．1 球差的定義及光學(xué)現(xiàn)象6．1．2 單折射球面的齊明點(diǎn)6．1．3 單透鏡的球差與校正6．2 彗差6．2．1 彗差的形成及光學(xué)現(xiàn)象6．2．2 彗差的量度6．2．3 彗差的校正6．3 像散和場(chǎng)曲6．3．1 細(xì)光束像散和場(chǎng)曲的產(chǎn)生及量度6．3．2 像散和場(chǎng)曲的校正6．4 畸變6．4．1 畸變的產(chǎn)生和量度6．4．2 畸變的種類6．4．3 畸變的校正6．5 色差6．5．1 位置色差6．5．2 倍率色差6．6 像差綜述習(xí)題第7章 眼睛及目視光學(xué)系統(tǒng)7．1 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)7．1．1 眼睛的結(jié)構(gòu)7．1．2 眼睛的調(diào)節(jié)7．1．3 眼睛的缺陷與校正7．1．4 眼睛的視角7．1．5 眼睛的分辨率7．1．6 眼睛的瞄準(zhǔn)精度7．1．7 雙目立體視覺7．2 放大鏡7．2．1 放大鏡的視覺放大率7．2．2 放大鏡的光束限制和線視場(chǎng)7．3 顯微鏡系統(tǒng)7．3．1 顯微鏡的視覺放大率7．3．2 顯微鏡的光束限制和線視場(chǎng)7．3．3 顯微鏡的分辨率和有效放大率7．3．4 顯微鏡的景深7．3．5 顯微鏡的照明方法7．3．6 顯微鏡的物鏡7．4 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)7．4．1 望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率7．4．2 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的分辨率和工作放大率7．4．3 望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)7．5 目鏡7．5．1 目鏡的主要光學(xué)參數(shù)7．5．2 目鏡類型7．5．3 光學(xué)儀器中目鏡的視度調(diào)節(jié)習(xí)題第8章 攝影系統(tǒng)和投影系統(tǒng)8．1 攝影系統(tǒng)8．1．1 攝影物鏡的光學(xué)特性8．1．2 攝影物鏡的光束限制8．1．3 攝影物鏡的分辨率8．1．4 攝影物鏡的景深8．1．5 攝影物鏡的類型8．2 投影系統(tǒng)8．2．1 投影物鏡的光學(xué)特性8．2．2 投影物鏡的結(jié)構(gòu)形式8．2．3 投影系統(tǒng)的照明習(xí)題第9章 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)9．1 激光光學(xué)系統(tǒng)9．1．1 高斯光束的特性9．1．2 高斯光束的透鏡變換9．2 光纖光學(xué)系統(tǒng)9．2．1 階躍型光纖9．2．2 梯度折射率光纖9．3 紅外光學(xué)系統(tǒng)9．3．1 紅外光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)9．3．2 典型紅外光學(xué)系統(tǒng)習(xí)題第10章 光的干涉10．1 光波干涉的條件及楊氏干涉實(shí)驗(yàn)10．1．1 光波干涉的條件10．1．2 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)10．1．3 干涉條紋的可見度10．1．4 雙縫干涉的應(yīng)用10．2 平板的雙光束干涉及典型應(yīng)用10．2．1 平行平板產(chǎn)生的等傾干涉10．2．2 楔形平板產(chǎn)生的等厚干涉10．2．3 典型分振幅干涉儀及其應(yīng)用10．2．4 干涉技術(shù)的其他應(yīng)用10．3 平行平板的多光束干涉及其應(yīng)用10．3．1 平行平板多光束干涉10．3．2 法布里一帕羅干涉儀習(xí)題第11章 光的衍射11．1 光的衍射現(xiàn)象及其標(biāo)量理論11．1．1 光的衍射現(xiàn)象11．1．2 光波的標(biāo)量衍射理論11．2 菲涅爾衍射11．2．1 菲涅爾波帶法11．2．2 菲涅爾圓孔和圓屏衍射11．3 夫瑯和費(fèi)衍射11．3．1 夫瑯和費(fèi)衍射系統(tǒng)和衍射公式的意義11．3．2 夫瑯和費(fèi)矩孔衍射11．3．3 夫瑯和費(fèi)單縫衍射11．3．4 夫瑯和費(fèi)圓孔衍射11．3．5 夫瑯和費(fèi)多縫衍射11．4 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨率11．4．1 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射11．4．2 光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨率11．5 衍射光柵11．5．1 光柵概述11．5．2 光柵的分光性能11．5．3 閃耀光柵11．5．4 階梯光柵11．5．5 計(jì)量光柵11．6 衍射技術(shù)在工程中的應(yīng)用11．6．1 微孔直徑測(cè)量11．6．2 細(xì)狹縫寬（細(xì)絲直徑）測(cè)量習(xí)題第12章 光的偏振12．1 偏振光概述12．1．1 光的橫波性12．1．2 偏振光的產(chǎn)生方法12．1．3 馬呂斯定律12．2 晶體偏振器件12．2．1 偏振起偏棱鏡12．2．2 偏振分束棱鏡12．2．3 波片12．2．4 補(bǔ)償器12．3 圓偏振光和橢圓偏振光12．4 偏振光的干涉12．4．1 平行偏振光干涉12．4．2 會(huì)聚偏振光干涉12．4．3 偏振光的應(yīng)用習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　幾何光學(xué)是人們?cè)谟^察和解釋光的傳播、成像以及制造光學(xué)儀器過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)和智慧的結(jié)晶，完全不考慮光的波動(dòng)特性，僅以光的直線傳播性質(zhì)為基礎(chǔ)，所以幾何光學(xué)是波動(dòng)光學(xué)在一定條件下的近似。采用幾何學(xué)的方法，研究光在透明介質(zhì)中的傳播和成像規(guī)律，是研究光的傳播現(xiàn)象及其應(yīng)用的有效方法之一?！　缀喂鈱W(xué)要求它所研究的對(duì)象的幾何尺寸必須遠(yuǎn)大于光的波長，一般光學(xué)儀器都能符合這一條件，光學(xué)儀器中的絕大多數(shù)光學(xué)問題，用幾何光學(xué)都可以得到合理、正確的結(jié)果。而且?guī)缀喂鈱W(xué)在描述和處理光的傳播和成像時(shí)，可以用幾何作圖和公式計(jì)算來設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，這種方法簡(jiǎn)潔明了，數(shù)據(jù)合理可靠，所以幾何光學(xué)的理論得到廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展?！　缀喂鈱W(xué)的幾個(gè)基本概念介紹如下。　　1．發(fā)光體與發(fā)光點(diǎn)　　凡能輻射光能的物體統(tǒng)稱為發(fā)光體或光源，一切自身發(fā)光或受到光照射而發(fā)光的物體均可視為發(fā)光體。當(dāng)發(fā)光體的大小與輻射光能的作用距離相比可以忽略時(shí)，則此發(fā)光體可視為發(fā)光點(diǎn)或點(diǎn)光源，在幾何光學(xué)中，認(rèn)為發(fā)光點(diǎn)是一個(gè)既無大小又無體積的幾何點(diǎn)。任何被成像的物體都是發(fā)光體，均由無數(shù)個(gè)發(fā)光點(diǎn)組成?！　?．波面　　發(fā)光體向四周輻射光波，某一時(shí)刻光振動(dòng)位相相同的點(diǎn)所構(gòu)成的面稱為波振面，簡(jiǎn)稱波面，波面可以是平面波、球面波或任意曲面波，光的傳播即光波波面的傳播?！　?．光線　　由物理光學(xué)可知，在各向同性的均勻介質(zhì)中，輻射能量是沿波面的法線方向傳播的，因此，物理光學(xué)中的波面法線即相當(dāng)于幾何光學(xué)中的光線，即光線垂直于波面。幾何光學(xué)把光線看做是無直徑、無體積，攜帶光能只有位置和方向的幾何線，代表光的傳播方向。

編輯推薦

　　站在學(xué)生的角度、根據(jù)學(xué)生的知識(shí)面和理解能力來編寫，考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程，通過不同的工程案例或者示例深入淺出進(jìn)行講解，緊緊抓住學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的動(dòng)力點(diǎn)，鍛煉和提高學(xué)生獲取知識(shí)的能力?！　∽⒅厝宋闹R(shí)與科技知識(shí)的結(jié)合：以人文知識(shí)講解的手法來闡述科技知識(shí)，在講解知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)置閱讀材料板塊介紹相關(guān)的人文知識(shí)，增強(qiáng)教材的可讀性，同時(shí)提高學(xué)生的人文素質(zhì)。　　注重實(shí)踐教學(xué)和情景教學(xué)：書中配備大量實(shí)景圖和實(shí)物圖，并輔以示意圖進(jìn)行介紹，通過模型化的教學(xué)案例介紹具體工程實(shí)踐中的相關(guān)知識(shí)技能，強(qiáng)化實(shí)際操作訓(xùn)練，加深對(duì)理論知識(shí)的理解；設(shè)計(jì)有豐富的題型，在鞏固知識(shí)技能的同時(shí)啟發(fā)創(chuàng)新思維?！　∽⒅刂R(shí)技能的實(shí)用性和有效性：以學(xué)生就業(yè)所需專業(yè)知識(shí)和操作技能為著眼點(diǎn)，緊跟最新的技術(shù)發(fā)展和技術(shù)應(yīng)用，在理論知識(shí)夠用的前提下，著重講解應(yīng)用型人才培養(yǎng)所需的技能，突出實(shí)用性和可操作性。

圖書封面

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