工程光學(xué)

前言

　　光學(xué)、機(jī)械、電子、軟件是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的四大支柱，因此“工程光學(xué)”是該專業(yè)本科生的必修課。本書是根據(jù)教育部高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《高等學(xué)校儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科本科專業(yè)教學(xué)規(guī)范》精神，參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)資料及編者的工作實(shí)踐編寫而成的?！　”緯到y(tǒng)地介紹了工程光學(xué)的基本原理、方法及應(yīng)用，其主要內(nèi)容包括幾何光學(xué)、物理光學(xué)及光學(xué)CAD等部分，充分體現(xiàn)了測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的教學(xué)要求，所有內(nèi)容均是為測(cè)控專業(yè)的教學(xué)而專門編寫的。其中幾何光學(xué)部分包括幾何光學(xué)基本定律與成像概念、理想光學(xué)系統(tǒng)、平面光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制、光線的光路計(jì)算與像差理論、典型光學(xué)系統(tǒng)等幾個(gè)部分。物理光學(xué)部分包括光的電磁性質(zhì)、光的干涉和衍射及光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)等幾個(gè)部分。光學(xué)CAD部分詳細(xì)介紹了光學(xué)設(shè)計(jì)軟件zemax的使用。　　幾何光學(xué)要求學(xué)生掌握幾何光學(xué)的基本定律、高斯光學(xué)原理，學(xué)會(huì)應(yīng)用光線追跡方法進(jìn)行光路分析、像差計(jì)算，掌握典型光學(xué)系統(tǒng)（放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、攝像／投影）的特性。幾何光學(xué)部分在注重論述光學(xué)基本原理的同時(shí)，結(jié)合工程實(shí)際，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握工程光學(xué)的基本理論和計(jì)算方法，學(xué)會(huì)分析、設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生在掌握經(jīng)典光學(xué)理論的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)光學(xué)測(cè)試儀器打下基礎(chǔ)?！　∥锢砉鈱W(xué)部分主要研究光的產(chǎn)生與傳輸、光信號(hào)處理及光與物質(zhì)相互作用等問(wèn)題，學(xué)生完成學(xué)習(xí)后，在較全面地掌握傳統(tǒng)物理光學(xué)基本理論的同時(shí)，能緊密結(jié)合工程實(shí)際了解其實(shí)際應(yīng)用，適應(yīng)現(xiàn)代光電子技術(shù)、光通信技術(shù)等廣泛應(yīng)用的需求。從而使測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生能將光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，為以后從事光學(xué)和光電技術(shù)、儀器儀表技術(shù)和精密計(jì)量及檢測(cè)技術(shù)等方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了工程光學(xué)的基本原理、方法及應(yīng)用，其主要內(nèi)容包括幾何光學(xué)、物理光學(xué)及光學(xué)CAD等幾個(gè)部分。其中幾何光學(xué)部分包括幾何光學(xué)的基本定律與成像概念、理想光學(xué)系統(tǒng)、平面光學(xué)系統(tǒng)、實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制、光線的光路計(jì)算與像差理論、典型光學(xué)系統(tǒng)等幾個(gè)部分。物理光學(xué)部分包括光的電磁性質(zhì)、光的干涉和衍射及光的偏振和晶體光學(xué)基礎(chǔ)等幾個(gè)部分。光學(xué)CAD部分詳細(xì)介紹了光學(xué)設(shè)計(jì)軟件zemax的使用。    本書可作為測(cè)控技術(shù)與儀器、光機(jī)電一體化、光電工程等專業(yè)“工程光學(xué)”課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章  幾何光學(xué)基本定律與成像概念  1．1  光學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史  1．2  幾何光學(xué)的基本概念  1．3  幾何光學(xué)的基本定律  1．4  成像的基本概念與成完善像條件  習(xí)題第2章  球面光路計(jì)算與近軸光學(xué)系統(tǒng)  2．1  基本概念與符號(hào)規(guī)則  2．2  實(shí)際光線的光路計(jì)算  2．3  近軸光線的光路計(jì)算  2．4  近軸區(qū)球面光學(xué)成像系統(tǒng)  習(xí)題第3章  理想光學(xué)系統(tǒng)  3．1  理想光學(xué)系統(tǒng)與共線成像理論  3．2  光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)與基面  3．3  理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系  3．4  理想光學(xué)系統(tǒng)的放大率  3．5  理想光學(xué)系統(tǒng)的組合  3．6  透鏡  習(xí)題第4章  平面與平面光學(xué)系統(tǒng)  4．1  平面鏡成像  4．2  平行平板  4．3  反射棱鏡  4．4  折射棱鏡與光楔  4．5  光學(xué)材料  習(xí)題第5章  實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中的光束限制  5．1  照相系統(tǒng)和光闌  5．2  望遠(yuǎn)系統(tǒng)中的光束限制  5．3  微系統(tǒng)中的光束限制及遠(yuǎn)心光路  5．4  光學(xué)系統(tǒng)的景深  習(xí)題第6章  實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的像差  6．1  球差  6．2  彗差  6．3  像散  6．4  場(chǎng)曲  6．5  畸變  6．6  色差  6．7  像差總結(jié)  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)  7．2  放大鏡  7．3  顯微鏡系統(tǒng)  7．4  望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)  7．5  目鏡  習(xí)題第8章  攝影與投影系統(tǒng)  8．1  攝影系統(tǒng)  8．2  投影系統(tǒng)  習(xí)題第9章  光的電磁理論基礎(chǔ)，  9．1  光的電磁性質(zhì)  9．2  菲涅耳公式  習(xí)題第10章  光的干涉  10．1  光波干涉的條件  lO．2  分波面的雙光束干涉  10．3  分振幅的雙光束干涉  10．4  平行平板的多光束干涉  10．5  光學(xué)薄膜  10．6  典型干涉儀及其應(yīng)用  習(xí)題第11章  光的衍射  11．1  概述  11．2  菲涅耳圓孔衍射和圓屏衍射  11．3  夫瑯和費(fèi)圓孔衍射  11．4  夫瑯和費(fèi)單縫衍射  11．5  多縫衍射光柵  11．6  其他衍射光柵  習(xí)題第12章  光的偏振  12．1  偏振光概述  12．2  光在晶體中的傳播  12．3  晶體偏振器件  12．4  偏振光的變換與檢驗(yàn)  12．5  偏振光的干涉及應(yīng)用  12．6  電光效應(yīng)與磁光效應(yīng)  習(xí)題第13章  光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax  13．1  概述  13．2  利用zemax軟件設(shè)計(jì)舉例部分習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　光學(xué)是一門有悠久歷史的學(xué)科，它的發(fā)展史可追溯到2000多年前。人類對(duì)光的研究最初主要是試圖回答“人怎么能看見(jiàn)周圍的物體？”之類問(wèn)題。約在公元前400多年（先秦時(shí)代），中國(guó)的《墨經(jīng)》中記錄了世界上最早的光學(xué)知識(shí)。自《墨經(jīng)》開(kāi)始，公元11世紀(jì)阿拉伯人伊本·海賽木發(fā)明透鏡；公元1590年到17世紀(jì)初，詹森和李普希同時(shí)獨(dú)立地發(fā)明顯微鏡；到17世紀(jì)上半葉，笛卡兒將光的反射和折射的觀察結(jié)果歸結(jié)為今天大家所慣用的反射定律和折射定律。　　1665年，牛頓進(jìn)行太陽(yáng)光的實(shí)驗(yàn)，它把太陽(yáng)光分解成簡(jiǎn)單的組成部分，這些成分形成一個(gè)顏色按一定順序排列的光分布——光譜。它使人們第一次接觸到光的客觀的和定量的特征，各單色光在空間上的分離是由光的本性決定的。牛頓在發(fā)現(xiàn)這些重要現(xiàn)象的同時(shí)，根據(jù)光的直線傳播性，認(rèn)為光是一種微粒流。微粒從光源飛出來(lái)，在均勻介質(zhì)內(nèi)遵從力學(xué)定律作等速直線運(yùn)動(dòng)。牛頓用這種觀點(diǎn)對(duì)折射和反射現(xiàn)象作了解釋。　　惠更斯是光的微粒說(shuō)的反對(duì)者，他創(chuàng)立了光的波動(dòng)說(shuō)。提出“光同聲一樣，是以球形波面?zhèn)鞑サ摹?。并且指出光振?dòng)所達(dá)到的每一點(diǎn)，都可視為次波的振動(dòng)中心、次波的包絡(luò)面為傳播波的波陣面（波前）。整個(gè)18世紀(jì)，光的微粒流理論和光的波動(dòng)理論都被粗略地提了出來(lái)，但都不很完整。

圖書封面

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