《应用
光学与
光学设计基础(第2版)》是一本涵盖应用光学成像基本理论、光度学与色度学基础、典型应用
光学系统以及光学系统像质评价与应用
ZEMAX软件进行光学设计基本方法等丰富内容的核心专业基础性教材与参考书。
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lE%KzX?& tc.|mIvw
PUD8 h3E}Sa(MQ: 目录
;~r- P$kCY 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
AW\uE[kg 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
SN")u 1.1几何光学的基本概念
|1H9,:*% 1.1.1光波
8(-
29 1.1.2光源(发光体,发光点)
?{ \7th37 1.1.3波面
5{+>3J 1.1.4光线
-4Dz98du 1.1.5光束
=3% GLj 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
qYVeFSS 1.2.1光的直线传播定律
}vx
4 6 1.2.2光的独立传播定律
POc<XLZB 1.2.3反射定律与折射定律
vq9O|E3 1.2.4折射率
"x]7et, 1.2.5反射光与折射光的能量分布
' xaPahx; 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
W,,3@: 1.2.7光路的可逆原理
$s
,g&7*- 1.2.8光线在折射率连续变化的非均匀介质中的传播规律
0FL'8!e< 1.3费马原理
L$"x*2[A 1.4马吕斯定律
F@ |( 1.5光学系统及成像的基本概念
d14@G4#Bd 1.5.1光学系统的基本概念
p;7wH\c 1.5.2成像的基本概念
IDF0nx] 习题1
_7u&.l<; 思考题1
R$IsP,Uw 第2章共轴球面系统的成像理论
O5:U2o- 2.1子午面内实际光线经共轴球面系统折射的光路计算公式
SJc*Rl> 2.1.1符号规则
!"/"Mqs3$ 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
F@ pf._c 2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
RWu<
dY#ym 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
{C?$osrr 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
t:oq't 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
p|qLr9\A 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
hxJKYU^%m 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
#~m^RoE 2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
N&G(`] 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
Q A~F
2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
u f<%!=e 2.4球面反射镜的成像规律
v`'Iew } 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
|'o<w
]hc 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
iM9k!u FE 2.4.3球面反射镜的应用
dEkS T[Y3 习题2
Q;y4yJ$wI 思考题2
U+ Yu_=o{ 第3章理想光学系统的成像理论
)BaGY 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
MUtM^uY 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
Iq19IbR8 3.2.1主面和主点
]RadwH"0! 3.2.2焦点和焦面
Rq",;,0ZJ 3.2.3焦距
Q9p7{^m&E 3.2.4节点、节面
w .M 3.3理想光学系统物像间的解析关系
2RqV\Jik 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
mo4F\$2N 3.3.2理想光学系统拉一赫不变式与系统物方、像方的焦距比
S}Z@g 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
tqB6:p-% 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
l.;^w 3.4理想光学系统的图解求像方法
Je^;[^ 3.4.1 光线描迹图解法
4u0?[v[Hu 3.4.2直角坐标图解法
3*7 klu 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
8In~qf 3.5.1物像位置共轭特性曲线
@kT@IQkri 3.5.2放大率特性曲线
Xa"I 3.6光学系统的基本类型
BlT)hG(M> 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
9&kPcFX B 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
XdlA)0S) 3.7理想光学系统的组合
})PU`?f 3.8透镜
hCX/k<}I 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
8OS^3JS3" 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
2}.~
6EU/ 3.8.3薄透镜与薄透镜组
=kOo( 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
!w!k0z] 3.9.1正切计算法
wJgH15oB 3.9.2截距计算法
!-SI &qy 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
S5L0[SZ$! 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
K-c>J
uv&, 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
?vik2RW 习题3
,k@iNid 思考题3
BP&]t1p 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
"9 vL+Hh 4.1共轴球面系统的作用矩阵
&`]T#"> 4.1.1折射矩阵
W^;4t3eQf 4.1.2传递矩阵
#c/K.? 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
j@UE#I|h 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
*|6vCR 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
g>b{hkIXg 习题4
\x\(36\u 第5章平面元件与棱镜系统
[%Z{Mp'g 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
J-klpr# 5.1.1光线经过平面的折射
cnY}^_ 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
= 'e_9b\K 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
]-+l.gVFW 5.2折射棱镜
ka`}lR 5.3楔镜
lEQj62zIQ 5.4平面反射镜与平面镜系统
(
YZ2& 5.4.1平面镜的成像特性
t="nmjQs 5.4.2平面镜的旋转效应
XVKRT7U 5.4.3两面角镜的成像特性
VhnIr#L+ 5.5反射棱镜
Lo)T 5.5.1反射棱镜的基本概念
:yw(Co]f 5.5.2反射棱镜的视场角
(enOj0 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
c[vFh0s"m 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
rNke&z:%X_ 5.5.5棱镜的偏差
4 4WyfpTJ* 5.6光学铰链
!b$~Sm) 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
t`eIkq|NxI 5.7.1矢量形式的反射定律
(Dba!zSs 5.7.2矢量形式的折射定律
['6Sq@c) 5.7.3矢量绕定轴转动公式
s,|v,,<+ 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
eG dFupfz 习题5
3"Kap/[h 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
Cs vwc% 6.1 眼睛
=|c7#GaiF 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
pQ ul0] 6.1.2模型眼与简化眼
[KW)z#`* 6.1.3眼睛的主要特性
0@
vzQ$ 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
DoN]v 6.2.1放大镜的工作原理
3r?T|>| 6.2.2显微镜的工作原理
{uqP+Cs 6.3 望远系统的工作原理
%Go/\g 6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
G}]'}FUp 6.3.2望远系统的视角放大率
*iSE)[W 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
T#Z#YM k 6.4 目视光学仪器的视度调节
}n,LvA@[0 6.5 理想光学系统的分辨率
Nk$|nn9#' 习题6
W6u(+P](" 第7章光学系统中光束的限制
,o3`O |PiK 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
0yb9R/3. 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
A(+V{1L' 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
[_C([o'\KY 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
}JUc!cH8z 7.3.2渐晕
!xU\s'I+# 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
D~2n8h"2ye 7.4.1光阑设置的原则
c11;( 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
ZV-Yq !|t 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
83)m# 7.5.1物方远心光路
3)(uC+?[ 7.5.2像方远心光路
JFkx=![ 7.6场镜
Z|3[Y@c\ 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
X9&>.?r 7.7.1照相物镜的成像空间深度
@k-GyV-v 7.7.2望远系统的成像空间深度
OskQ[
e0 习题7
zgxMDLH 第二篇光度学与色度学基础
+N|t:8qaf 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
@G|z_ 8.1光能与光度学的基本概念
W7\UZPs5t 8.1.1立体角的概念与计算
BMn`t@ !x 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
raR=k!3i 8.1.3发光强度
9G[t
& r 8.1.4(光)照度
SU. $bsu 8.1.5光出射度
wZj`V_3 8.1.6(光)亮度
e"Tr0k 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
(J
j'kW6G6 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
k+eeVy 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
h~Z:YY)4 8.2.2光束在介质分界面折射、反射后,光亮度的变化规律
B\~(:(OPM] 8.3光学系统中光能损失的计算
j:2*hF!E 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
H00iy$R 8.3.2光学系统透过率的计算
i06|P I
8.4像平面的照度
,Mn`kL<F 8.4.1轴上像点照度公式
D@
BP< 8.4.2轴外像点的照度公式
\.=,}sV2Z 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
w6AG:u 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
V'l9fj*E 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
YizwKcuZ 习题8
pO N@ 第9章色度学基础
[QwqP=-6 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
q9nQ/]rkHF 9.1.1人眼的颜色视觉特性
=vb 'T 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
J
c:j7}OOV 9.1.3颜色的混合与匹配
uLt31G() 9.2标准色度系统与色度计算
'pT8S 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
k!g%vx 9.2.2CIE1931标准色度系统
2:1
kSR^Ky 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
R]d934s 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
yk2XfY 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 cM=_i{c 9.2.6CIE色度计算举例
}x"8v&3CM_ 第三篇典型应用光学系统
ii ^Nxnc= 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
y# IUDnRJ 10.1望远镜中的转像系统
*nHkK!d<N 10.1.1棱镜转像系统
l0%7u 10.1.2透镜转像系统
jq(rnbV 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
EV
R>R 10.2.1间断变倍望远系统
;4*mUD6 10.2.2连续变倍望远系统
zHXb[$Q 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
p'=XW#2 > 10.3.1外调焦系统
X D\;| 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
7fW$jiw 10.4光学测距原理与系统
w2V:g$~, 10.4.1单眼(合像)测距仪
)24
1-b V 10.4.2双眼体视测距仪
lh;;%@1DM 10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
n-CFB:L 10.5.1分辨率α
F441K,I 10.5.2视放大率г
U)_x(B3d/ 10.5.3视场角2ω
}t1J`+x% 10.5.4出瞳直径D′
o^x,JT 10.5.5出瞳距离lZ′
Nkk+*(Z 10.6望远系统的物镜和目镜
&hIr@Gi@ch 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
S|_"~Nd= 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
KtaoU2s 10.7望远系统的外形尺寸计算
FivqyT7i 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
LC0g"{M 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
er2# h 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
H|<Zm:.%$ 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
Bv^5L>JZ/ 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
BBj>ML\X 第11章显微镜
awOH50R 11.1概述
#!w7E,UBi 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
9-Xr 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
!eD
f}~ 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
,BlNj^5f 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
1j!{?t? 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
x,QXOh\a 11.3.2显微镜的视场光阑和视场
=m?x5G^ 11.3.3显微镜的分辨率
%"AB\lL. 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
l' Uj"9r, 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
y2>AbrJ 11.4显微镜的物镜和目镜
R(GL{Dh}L 11.4.1显微物镜
5:SS2>~g 11.4.2显微目镜
"E7YCZQR 11.5显微镜的
照明系统(米)
jR^_1bu
11.5.1对照明系统的要求
KH9D}, 11.5.2主要的照明方式与照明系统
JQA]O/|N 第12章照相与投影系统
-~^sSLrbP 12.1照相机的工作原理
"Pzh#rYY~W 12.2照相物镜的主要性能与基本类型
qyR}|<F8* 12.2.1照相物镜的主要性能
D8)6yPwE 12.2.2照相物镜的基本类型
LDj*~\vsq 12.2.3变焦距照相物镜(*)
8]l(D 12.3 照相机的分类和基本结构
@gjA8mL 12.3.1照相机的分类
"IRF^1 p 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
{w<"jw&2 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
x+W,P 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
:+meaxbu 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
ed$w5dv 12.6微显示投影机(★)
=$\9t $A 第13章纤维光学与光纤传像系统
[(Ihu e 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
f_| =EQ 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
4.q^r]m* 13.1.2光在阶跃直圆柱光纤中的传播规律及主要性能参数
S.*LsrSV 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
>4nQ&b.u 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
Eb9n6Fg 13.2.2单模光纤
`5 MK(K
: 13.3渐变折射率光纤的传光机理与自聚焦透镜的成像特性
|L(h+/>aWX 13.3.1非均匀介质中的光线理论——程函方程与光线微分方程
sQLjb8!7 13.3.2平方律分布的自聚焦光纤中的光线传播轨迹与规律分析
sQMfU{S / 13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
m[Cp
G=32B 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
Xt$Y&Ho 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
F<Ig(Wl#az 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
.:B;%* 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
a[NR%Xq 软件进行光学设计的基本方法
#:tC^7qk 第14章光学系统的像质评价
E>bpq^;r 14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
xi15B5_Ps 14.1.1轴上点的光束结构与像差
5GDg_9Bz 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
yMJ(Sf 14.1.3垂轴几何像差
F?b"Rv 14.2几何点列图的像质评价方法
? w@)3Z=u 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
z(1`Iy
M 14.4基于点扩散函数的空域像质评价方法(中心点亮度)与斯特列尔准则
ricL.[v9S 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
#S"s8wdD
14.6典型光学系统成像质量评价与指标
Dao=2JB{ 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
=JN{j2xY 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
lec3rv0) 14.7ZEMAX中的像质评价方法
H}gp`YW:4 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
;e6-* 15.1光学自动设计基本概念
_a zJ> 15.1.1光学自动设计基本原理
fxc?+<P 15.1.2阻尼最小二乘法
EAK[2?CY 15.1.3评价函数的构成与权因子
|
&/_{T 15.2ZEMAX评价函数
/&zlC{:G92 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
VI?kbqjo 15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
8+8L'Yv; 15.2.3默认评价函数
XUTsW,WC 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
aq- | 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
?vQ:z{BO 15.3.2评价函数中常用独立几何像差复合控制操作符的构建
?b\oM
v5y 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
)Kq@ m1>@ 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
HSEz20s 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
ku
GaOO
15.4.3显微物镜设计
iKG," 15.4.4目镜设计
XzPUll;ZU 15.4.5变焦物镜设计
:}-izd)/j 参考文献