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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、面1

1.1.2几何光学的基本定律1

1.1.3费马原理4

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角度的正负号9

2.1.4符号规则的意义10

2.1.5光路图中的符号标注10

2.2物体经单个折射球面的成像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近轴区域的物像放大率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面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光学系统的焦距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40

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开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折射棱镜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单个折射球面的齐明点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孔径光阑对彗差的影响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117

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光度学中的基本规律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均匀颜色空间与色差计算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正141

8.1.4人眼的分辨力和对准精度142

8.1.5双眼立体视觉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显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163

8.5.2摄影物镜的景深166

8.5.3变焦距物镜166

8.6投影系统168

8.6.1光学性能168

8.6.2光度特性168

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184

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球面波和柱面波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菲涅耳公式的讨论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平板的双光束干涉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-格林干涉仪和波面干涉技术244

11.4.3马赫-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-珀罗干涉仪249

11.5.3干涉滤光片251

11.6光学薄膜251

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-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圆孔衍射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显微镜的分辨率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平面波在晶体中的传播283

13.2.3平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