應(yīng)用光學(xué)

前言

應(yīng)用光學(xué)是一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的，適用于測控技術(shù)與儀器、光學(xué)工程及相近專業(yè)的本科專業(yè)基礎(chǔ)課。應(yīng)用光學(xué)的迅速發(fā)展對(duì)教材內(nèi)容的更新提出了更高的要求。作為“高等院校光電名師堂”系列教材中的一本，本書融合了作者幾十年的理論研究成果與教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有如下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）在內(nèi)容編排上遵循先進(jìn)性和實(shí)用性原則，側(cè)重于基礎(chǔ)理論、結(jié)合應(yīng)用，知識(shí)講解深入淺出、通俗易懂。（2）本書所涉及的各典型光學(xué)系統(tǒng)、像差、像質(zhì)評(píng)價(jià)等均結(jié)合了作者的科研設(shè)計(jì)實(shí)例，使理論聯(lián)系實(shí)際、教學(xué)結(jié)合科研、特殊結(jié)合一般、經(jīng)典結(jié)合現(xiàn)代.書中所有的設(shè)計(jì)實(shí)例均用光學(xué)界廣泛應(yīng)用的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX設(shè)計(jì)而成，有很強(qiáng)的代表性和實(shí)用性。（3）本書對(duì)一些重要的專業(yè)術(shù)語、章節(jié)標(biāo)題、圖名、表名采用了中英雙語標(biāo)注，并在每章后給出該章的專業(yè)英語詞匯，目的是使讀者在學(xué)習(xí)應(yīng)用光學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也掌握國際通用的光學(xué)專業(yè)術(shù)語，以利于未來閱讀光學(xué)專業(yè)文獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

《應(yīng)用光學(xué)》內(nèi)容結(jié)合了作者的科研設(shè)計(jì)實(shí)例，使理論聯(lián)系實(shí)際、教學(xué)結(jié)合科研、特殊結(jié)合一般、經(jīng)典結(jié)合現(xiàn)代，側(cè)重于原理、應(yīng)用和光學(xué)進(jìn)展。編寫過程中，參閱了大量中文、英文、德文、俄文文獻(xiàn)，使《應(yīng)用光學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容與國際接軌，吸取了國內(nèi)外應(yīng)用光學(xué)教材的精華。全書共分為9章。 第1章幾何光學(xué)的基本概念及基本定律，第2章高斯光學(xué)系統(tǒng)，第3章平面系統(tǒng)，第4章光學(xué)系統(tǒng)的光束限制，第5章光能及其計(jì)算，第6章光路計(jì)算及像差，第7章典型光學(xué)系統(tǒng)，第8章現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)，第9章光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)。其中，第6章精辟地論述了像差理論和像差校正的方法，第9章詳細(xì)介紹了MTF的理論、測試和評(píng)價(jià)方法?！稇?yīng)用光學(xué)》涉及的像差理論和像質(zhì)評(píng)價(jià)知識(shí)已足夠讀者用于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。書中對(duì)一些重要的專業(yè)術(shù)語、章節(jié)標(biāo)題、圖名、表名采用了中英雙語標(biāo)注，并在每章后給出該章的專業(yè)英語詞匯，目的是使讀者在學(xué)習(xí)應(yīng)用光學(xué)的同時(shí)，也掌握國際通用的光學(xué)專業(yè)術(shù)語。書末給出6套考試真題供讀者自測，并附有應(yīng)用光學(xué)實(shí)驗(yàn)?！稇?yīng)用光學(xué)》不僅適合光電信息工程、測控技術(shù)與儀器、生物醫(yī)學(xué)工程及相近專業(yè)的教材用書，亦可作為從事光學(xué)相關(guān)工作的技術(shù)人員的參考書。

作者簡介

王文生，長春理工大學(xué)二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師，國家重點(diǎn)學(xué)科“光學(xué)工程”博士點(diǎn)現(xiàn)代光學(xué)測試方向帶頭人，國家精品課程“應(yīng)用光學(xué)”負(fù)責(zé)人，國家雙語教學(xué)示范課程“應(yīng)用光學(xué)”負(fù)責(zé)人，吉林省優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)“長春理工大學(xué)光學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”負(fù)責(zé)人，吉林省教學(xué)名師，吉林省師德先進(jìn)個(gè)人，中國兵器工業(yè)總公司兵器實(shí)驗(yàn)場光測儀器檢定站負(fù)責(zé)人，1970年畢業(yè)于長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院，1984－1986年德國斯圖加特（Sttutgart）大學(xué)訪問學(xué)者，獲德國EBERT基金會(huì)獎(jiǎng)學(xué)金，從事激光全息測試技術(shù)研究。1999年德國斯圖加特大學(xué)高級(jí)訪問學(xué)者，獲國家教育部資助，從事光學(xué)相關(guān)目標(biāo)探測技術(shù)研究。

書籍目錄

第1章 幾何光學(xué)的基本概念及基本定律  1.1 幾何光學(xué)的幾個(gè)常用基本概念  1.2 幾何光學(xué)的傳播定律和現(xiàn)象  1.3 光學(xué)系統(tǒng)與完善成像  習(xí)題  本章術(shù)語第2章 高斯光學(xué)系統(tǒng)  2.1 高斯光學(xué)系統(tǒng)概述  2.2 單個(gè)折射面的光路計(jì)算及近軸區(qū)成像的物像關(guān)系  2.3 反射鏡及共軸球面系統(tǒng)成像  2.4 高斯光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面  2.5 高斯光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系  2.6 多光組組成的理想光學(xué)系統(tǒng)成像  2.7 雙光組光學(xué)系統(tǒng)的組合  2.8 透鏡  2.9 多光組光學(xué)系統(tǒng)的組合  習(xí)題  本章術(shù)語第3章 平面系統(tǒng)  3.1 平面反射鏡的旋轉(zhuǎn)及應(yīng)用  3.2 平行平板成像  3.3 反射棱鏡  3.4 反射棱鏡及棱鏡系統(tǒng)成像坐標(biāo)的判定及應(yīng)用  3.5 折射棱鏡  習(xí)題  本章術(shù)語第4章 光學(xué)系統(tǒng)的光束限制  4.1 光闌的定義及分類  4.2 孔徑光闌  4.3 視場光闌與漸暈  4.4 匕學(xué)系統(tǒng)的景深及遠(yuǎn)心光路  4.5 典型系統(tǒng)的光束限制  習(xí)題  本章術(shù)語第5章 光能及其計(jì)算  5.1 光度學(xué)的基本術(shù)語  5.2 光度學(xué)中的兩個(gè)基本定律  5.3 光束光亮度的傳遞  5.4 光學(xué)成像系統(tǒng)的像面照度  5.5 光學(xué)材料及色散  5.6 光學(xué)系統(tǒng)的光能損失  習(xí)題  本章術(shù)語第6章 光路計(jì)算及像差  6.1 像差概述  6.2 光線的光路計(jì)算  6.3 初級(jí)單色像差的一般表達(dá)式  6.4 初級(jí)單色像差  6.5 具有初級(jí)單色像差的物點(diǎn)像的結(jié)構(gòu)  6.6 初級(jí)色差  6.7 像差級(jí)數(shù)展開與高級(jí)像差  6.8 像差校正  6.9 典型光學(xué)元件的像差  6.10 像差特征曲線與分析  6.11 波像差  6.12 非球面的光路計(jì)算及其像差  習(xí)題  本章術(shù)語第7章 典型光學(xué)系統(tǒng)  7.1 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)  7.2 放大鏡  7.3 顯微鏡  7.4 望遠(yuǎn)鏡  7.5 目鏡  7.6 攝影系統(tǒng)  7.7 投影系統(tǒng)  7.8 變焦距光學(xué)系統(tǒng)  7.9 光學(xué)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算  習(xí)題  本章術(shù)語第8章 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)  8.1 激光光學(xué)系統(tǒng)  8.2 傅里葉變換光學(xué)系統(tǒng)  8.3 自聚焦光纖光學(xué)系統(tǒng)  8.4 激光掃描光學(xué)系統(tǒng)：  8.5 紅外和微光光學(xué)系統(tǒng)  8.6 光電光學(xué)系統(tǒng)  習(xí)題  本章術(shù)語第9章 光學(xué)系統(tǒng)的像質(zhì)評(píng)價(jià)  9.1 斯特里爾準(zhǔn)則  9.2 瑞利準(zhǔn)則  9.3 點(diǎn)列圖  9.4 光學(xué)傳遞函數(shù)  習(xí)題  本章術(shù)語附錄A 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[實(shí)驗(yàn)一]透鏡焦距的測量[實(shí)驗(yàn)二]望遠(yuǎn)系統(tǒng)特性參數(shù)的測量[實(shí)驗(yàn)三]顯微系統(tǒng)特性參數(shù)的測量[實(shí)驗(yàn)四]幾何像差的現(xiàn)象及規(guī)律[實(shí)驗(yàn)五]色散實(shí)驗(yàn)附錄B 部分習(xí)題參考答案附錄C 模擬試題模擬試題一模擬試題二模擬試題三模擬試題四模擬試題五(雙語教學(xué)模擬試題)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：何光學(xué)中把物體看做由幾何點(diǎn)組成，把它所發(fā)出的光束看做是無數(shù)幾何光線的集合，光線的方向代表能量的傳播方向，在此假設(shè)下根據(jù)光線的傳播（propagate）規(guī)律，研究物體被透鏡或其他光學(xué)元件成像的過程，以及設(shè)計(jì)光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)等方面都顯得十分方便和實(shí)用.但實(shí)際上，光線的概念與光的波動(dòng)性是相違背的，因?yàn)闊o論是從光的衍射現(xiàn)象來看，還是從能量的觀點(diǎn)來看，這種幾何光線都不可能存在。所以幾何光學(xué)只是波動(dòng)光學(xué)的近似，是光波的波長趨近于零時(shí)的情況。當(dāng)光學(xué)元件尺寸遠(yuǎn)大于波長時(shí)，用幾何光學(xué)得出的結(jié)果與實(shí)際情況非常接近，因此在這種情況下應(yīng)用幾何光學(xué)來研究光學(xué)系統(tǒng)具有足夠的精度。盡管采用幾何光學(xué)的理論對(duì)光的研究只是真實(shí)情況的一種近似，但作此近似后，幾何光學(xué)就可以不涉及光的物理本性，而能以其簡便、直觀的方式解決光學(xué)儀器中的光學(xué)技術(shù)問題，從而使這一理論得以廣泛地應(yīng)用和不斷地發(fā)展。光學(xué)儀器與一般的儀表儀器最主要的區(qū)別在于，光學(xué)儀器取得信息的主要渠道是通過光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)儀器按用途可分為光學(xué)計(jì)量儀器、物理光學(xué)儀器、測繪儀器、光學(xué)測試儀器、天文光學(xué)儀器、軍用光學(xué)儀器、醫(yī)用光學(xué)儀器等十大類。光學(xué)儀器雖然種類繁多，功能各不相同，設(shè)計(jì)方法也差異很大，但從傳遞信息的角度來看，其總的功能不過是人類視覺器官的延伸，如高速攝影儀器的功能是擴(kuò)大人眼對(duì)時(shí)間頻率（每秒多少次）的分辨能力，望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的功能是在廣度和深度上擴(kuò)大人眼對(duì)空間頻率的分辨能力，攝影儀器的功能是擴(kuò)大人眼儲(chǔ)存信息的能力，光譜儀器的功能是擴(kuò)大人眼對(duì)光譜線的分辨能力和微量分析能力。光學(xué)系統(tǒng)是光學(xué)儀器的重要組成部分，通過對(duì)應(yīng)用光學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，能具備基本的光學(xué)儀器設(shè)計(jì)能力。

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