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本书系统地介绍了几何光学和波动光学的基础理论。全书共分13章，前9章以几何光学为基础，介绍几何光学的基本定律、球面系统和平面系统的成像规律、高斯光学的基本理论及像差的基本概念，并介绍典型和实用光学系统及部分现代光学系统的原理和特性；第10章至第13章以波动光学为基础，介绍光的电磁理论，光的干涉、衍射、偏振等波动性质及应用。这两部分内容构成了经典光学的完整体系。本书精心安排了有代表性的例题和习题，侧重对关键知识的理解和应用能力的训练，便于读者掌握。

目录

前言

第1章 几何光学的基本定律和物像概念 1

1.1 几何光学的基本定律 1

1.1.1 几何光学的点、线、而 1

1.1.2 几何光学的基本定律 1

1.1.3 费马原理 1

1.2 光学系统的物像概念 5

习题 7

第2章 共轴球面光学系统 8

2.1 符号规则 8

2.1.1 光路方向 8

2.1.2 线量的正负号 8

2.1.3 角度的止负号 9

2.1.4 符号规则的意义 10

2.1.5 光路罔中的符号标注 10

2.2 物体经单个折射球而的成像 10

2.2.1 单球面成像的光路计算 10

2.2.2 近轴区域的物像关系 13

2.2.3 近轴区域的物像放人率 15

2.3 单个反射球面的成像 17

2.4 共轴球面系统的成像 18

习题 21

第3章 理想光学系统 23

3.1 理想光学系统的基本理论 23

3.2 理想光学系统的基点与基而 24

3.2.1 无限远的轴上物点与像方焦点 24

3.2.2 无限远的轴上像点与物方焦点 25

3.2.3 主平面 25

3.2.4 光学泵统的焦距 26

3.2.5 理像光学系统的节点 27

3.3 理想光学系统的物像关系 27

3.3.1 作图法求像 27

3.3.2 解析法求像 30

3.4 理想光学系统的多光组成像 35

3.4.1 多光组成像的一般过程 35

3.4.2 多光组系统的等效系统 37

3.4.3 双光组组合 10

3 .4.4 双光组组合的应用实例 43

3.5 实际光学系统的基点和基面 45

3.5.1 实际系统的基点和基面 45

3.5.2 透镜的基点和基面 46

习题 50

第4章 平面系统 54

4.1 平面镜 55

4.1.1 单平面镜的成像特性 55

4.1.2 双面镜的成像特性 56

4.2 反射棱镜 58

4.2.1 反射棱镜的类型 58

4.2.2 棱镜系统成像的物像坐标变化 59

4.2.3 反射棱镜的等效作用与展丌 60

4.3 平行平面板 62

4.3.1 平行平板的成像特性 62

4.3.2 平行平板对光线位移的计算 63

4.3.3 平行平板的等效空气层 65

4.3.4 共轴球面系统和平面棱镜系统的组合 67

4.4 折射棱镜和光楔 68

4.4.1 拆射棱镜 68

4.4.2 光楔 70

习题 71

第5章 光学系统的光束限制 74

5.1 概述 74

5.2 孔径光阑 76

5.2.1 孔径光阑的判断 76

5.2.2 入射光瞳和出射光瞳 78

5.3 视场光阑 79

5.3.1 视场范围的计算 80

5.3.2 渐晕及其相关计算 81

5.3.3 入射窗和出射窗 83

5.4 渐晕光阑与场镜 83

5.4.1 渐晕光阑 83

5.4.2 场镜 85

5.5 景深和焦深 86

5.5.1 景深 86

5.5.2 焦深 88

5.5.3 远心光路 89

习题 91

第6章 像差概论 93

6.1 轴上点球差 93

6.1.1 球差的概念和形成 93

6.1.2 单个折射球而的齐明点 95

6.1.3 单透镜的球差 96

6.2 彗差 97

6.2.1 彗差的概念和形成 97

6.2.2 孔径光阑埘彗差的影响 100

6.3 细光束像散 100

6.4 细光束场曲 102

6.5 畸变 104

6.6 色差 107

6.6.1 位置色差 108

6.6.2 倍率色差 111

习题 112

第7章 光度学与色度学 114

7.1 视敏函数与颜色视觉 114

7.1.1 视敏函数 114

7.1.2 颜色视觉 115

7.2 光度学中的量及其基本规律 117

7.2.1 光通量 l17

7.2.2 发光强度 117

7.2.3 光照度 118

7.2.4 光亮度 119

7.2.5 光度学巾的基本规律 120

7.3 色度学基础 123

7.3.1 颜色匹配实验 124

7.3.2 CIE标准色度系统 124

7.3.3 CIE色度计算 128

7.3.4 均匀颜色卒问与色差计算 130

7.3.5 光源 133

习题 137

第8章 实用光学系统 138

8.1 人眼光学系统 138

8.1.1 眼睛的结构 138

8.1.2 眼睛的调节和适应 139

8.1.3 眼睛的视力缺陷与校止 141

8.1.4 人眼的分辨力和对准精度 142

8.1.5 双眼市体视觉 144

8.2 放大镜 145

8.2.1 视觉放大率 145

8.2.2 光束限制和线视场 147

8.2.3 放大镜用做目镜 148

8.3 显微镜系统 148

8.3.1 够微镜工作原理与视觉放大率 148

8.3.2 显微镜的光束限制 150

8.3.3 显微镜的分辨力和有效放大率 151

8.3.4 显微镜的应用举例 154

8.4 望远镜系统 157

8.4.1 望远系统的视觉放大率 157

8.4.2 望远系统的分辨力和有效放大率 159

8.4.3 望远镜的光束限制 159

8.4.4 望远镜的转向系统 162

8.5 摄影系统 163

8.5.1 摄影物镜的光学特性 1 63

8.5.2 摄影物镜的景深 166

8.5.3 变焦距物镜 1 66

8.6 投影系统 168

8.6.1 光学性能 168

8.6.2 光度特性 l68

8.6.3 投影物镜的结构形式 169

8.6.4 变形物镜 169

8.7 照明系统 171

习题 173

第9章 现代光学系统 176

9.1 光纤光学系统 176

9.1.1 阶跃型光纤 176

9.1.2 梯度折射率光纤 179

9.1.3 光纤的典型应用 181

9.2 激光光学系统 183

9.2.1 激光束的结构 184

9.2.2 激光束的传播特性 l84

9.2.3 激光聚焦系统和激光扩束系统 188

9.3 红外光学系统 189

9.3.1 红外光学系统的功用与特点 190

9.3.2 几种典型的红外光学系统 191

9.4 菲涅耳透镜 198

习题 202

第10章 光的电磁理论基础 203

10.1 光波的特性 203

10.1.1 麦克斯韦方程组 203

10.1.2 物质方程 205

10.1.3 电磁波动方程 205

10.2 几种简单的光波场 207

10.2.1 简谐平面波 207

10.2.2 珠而波和柱而波 210

10.2.3 电磁场的能量和能流 210

10.3 光波的叠加 211

10.3.1 波的叠加原理 211

10.3.2 同频率、同振动方向单色光波的叠加 212

10.3.3 频率相同、振动方向相互垂直的光波的叠加 213

10.3.4 不同频率单色光波的叠加 213

10.4 光在两种介质分界面上的反射和折射 215

10.4.1 电磁场的边界条件 215

10.4.2 反射定律和折射定律 215

10.4.3 菲涅耳公式 216

10.4.4 非涅耳公式的讨论 218

10.4.5 全反射与倏逝波 221

习题 223

第11章 光的干涉 225

11.1 光波干涉条件和杨氏干涉实验 225

11.1.1 光波干涉条件 225

11.1.2 杨氏干涉实验 226

11.2 干涉条纹的可见度 228

11.2.1 双光束干涉时干涉条纹的可见度 228

11.2.2 光源的非单色性对干涉条纹口可见度的影响 229

11.2.3 光源大小对干涉条纹可见度的影响 231

11.3 平板的取光束干涉 233

11.3.1 干涉条纹的分类 233

11.3.2 等倾干涉 234

11.3.3 等厚干涉 237

11.4 平板干涉的应用 241

11.4.1 迈克耳孙干涉仪 241

11.4.2 泰曼一格林干涉仪和波面干涉技术 244

11.4.3 马赫一曾德尔干涉仪 245

11.5 平行平板的多光束干涉及其应用 245

11.5.1 平行平板多光束干涉的原理 246

11.5.2 法布里一珀罗丁涉仪 249

11.5.3 干涉滤光片 251

11.6 光学薄膜 25l

11.6.1 单层膜 251

11.6.2 多层膜 253

习题 255

第12章 光的衍射 257

12.1 光波的标量衍射理论 257

12.1.1 衍射的基本概念 257

12.1.2 惠更斯一菲涅耳原理 258

12.1.3 两种典型的衍射 259

12.2 菲涅耳衍射 260

12.2.1 菲涅耳半波带法 261

12.2.2 菲涅耳波带片 262

12.3 夫琅禾费衍射 263

12.3.1 矩孔衍射 264

12.3.2 单缝衍射 265

12.3.3 单缝衍射因子的特点 265

12.3.4 多缝衍射 266

12.3.5 网孔衍射 268

12.4 光学成像系统的衍射和分辨本领 270

12.4.1 望远镜的分辨率 271

12.4.2 照相物镜的分辨率 271

12.4.3 鼹微镜的分辨率 271

12.5 衍射光栅 272

12.5.1 衍射光栅概述 272

12.5.2 几种典型衍射光栅 274

习题 276

第13章 光的偏振 278

13.1 偏振光的描述 278

13.1.1 光波的偏振态 278

13.1.2 偏振度 279

13.1.3 偏振态的表示法 280

13.2 各向异性介质中的光波传播特性 282

13.2.1 晶体的光学各向异性 282

13.2.2 平而波在晶体巾的传播 283

13.2.3 甲面波在晶体界面上的双反射和双折射 287

13.3 偏振器件 289

13.3.1 偏振器 289

13.3.2 波片 291

13.3.3 偏振器件的数学描述 292

13.4 偏振光的干涉 295

习题 297

简明习题答案 298

参考文献 303

附录 305

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书籍介绍

《工程光学(第2版)》共分两大部分，第一部分为几何光学，系统地介绍了几何光学的基本理论、球面系统、平面系统的成像理论，阐述了典型光学系统和部分现代光学系统的原理和特性。第二部分为波动光学，介绍了光的电磁理论，光的干涉、衍射、偏振等波动性质及应用，并介绍了现代光学的发展。两部分内容构成了经典光学的完整体系，在着重阐述经典光学基本理论的基础上，又融入了现代光学的一些内容，有利于学生在学习和掌握工程光学基本理论的基础上，了解现代光学的新领域，拓宽知识面。