《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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qzVmsxBNP 品牌:高等教育出版社
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Tr1#=&N0 \8uPHf_
U}xQUFT| zX-6]j; 目录
Phsdn`, 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
SWjOJjn 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
~-,P1u! 1.1几何光学的基本概念
^@
GE1 1.1.1光波
qAsZ,ik 1.1.2光源(发光体,发光点)
iQczvn)"m 1.1.3波面
G4Zs(:a 1.1.4光线
T/
CI?sn 1.1.5光束
fCSM#3|,] 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
J}7iXTh 1.2.1光的直线传播定律
H( `^1 1.2.2光的独立传播定律
'|0Dt|$ 1.2.3反射定律与折射定律
"`DCXn#mB 1.2.4折射率
q/,W'lQ\; 1.2.5反射光与折射光的能量分布
"
}@QL` 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
:\Z;FA@g(g 1.2.7光路的可逆原理
;T}#-`O_Im 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
9$,?Grw~ 1.3费马原理
)-824?Nl: 1.4马吕斯定律
30Nya$$A= 1.5光学系统及成像的基本概念
oy!W$ ?6 1.5.1光学系统的基本概念
4uv'l3 1.5.2成像的基本概念
(=${@=!z 习题1
im^G{3z 思考题1
tr2@{xb 第2章共轴球面系统的成像理论
#F5O>9hA 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
uXuMt
a*Y 2.1.1符号规则
>2gemTy 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
Tx35~Z`0 2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
[{_JO+)+n 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
QQKvy0?1 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
ZD1UMB0$4 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
{A4"KX(U 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
\GeUX<Fl 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
dL>0"UN}- 2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
tFvti5 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
%@L(A1"#D 2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
xtKWh`[& 2.4球面反射镜的成像规律
SX|b0S, 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
MpM-xz~ 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
o@_pV 2.4.3球面反射镜的应用
+nRO< 习题2
A'qJke= 思考题2
/Cr0jWu
_ 第3章理想光学系统的成像理论
,,oiL 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
m~\BkE/[l 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
3|%Q{U 3.2.1主面和主点
E9{Gaa/{ 3.2.2焦点和焦面
MP?9k )f 3.2.3焦距
\;p5Pagx0- 3.2.4节点、节面
z6bTcs"7h 3.3理想光学系统物像间的解析关系
Oh<[8S7]C 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
HE+y1f] 3.3.2理想光学系统拉一赫不变式与系统物方、像方的焦距比
ghJ81 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
nH*U 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
Mw7 ~:O`
3.4理想光学系统的图解求像方法
m2%uGqz 3.4.1 光线描迹图解法
.@.,D% 7< 3.4.2直角坐标图解法
[i.2lt#] 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
[V()7 3.5.1物像位置共轭特性曲线
?s(%3_h 3.5.2放大率特性曲线
t#oY|G3O} 3.6光学系统的基本类型
TPp%II'* 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
UDV,c o 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
i NzoDmE* 3.7理想光学系统的组合
oddS~lW 3.8透镜
I(/W+o 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
3> -/sii 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
pox\Gu~.0 3.8.3薄透镜与薄透镜组
o`\l&jUNe 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
\?h + 3.9.1正切计算法
/<s'@!W 3.9.2截距计算法
~!j1</$_ 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
4(2}O-~ 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
yInW?3 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
b&~rZ 习题3
83:m7; 思考题3
A/%K= H? 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
/s
uz>o\ 4.1共轴球面系统的作用矩阵
3Z NYR' 4.1.1折射矩阵
c*K-?n9YMz 4.1.2传递矩阵
,ju 1:` 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
XCoN!~ 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
"P.7FD 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
q
.nsGbl 习题4
Z<K[ 第5章平面元件与棱镜系统
,g@U*06 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
vLJ<_&6 5.1.1光线经过平面的折射
]3xnq< 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
8 wQV^G 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
C78YHjy 5.2折射棱镜
aePhtQF 5.3楔镜
uu1-` !% 5.4平面反射镜与平面镜系统
<_8\}! 5.4.1平面镜的成像特性
soA>&b!? 5.4.2平面镜的旋转效应
{>fvyF 5.4.3两面角镜的成像特性
Wk$[;>NU3 5.5反射棱镜
-4Zf0r1u 5.5.1反射棱镜的基本概念
]IXKoJUf 5.5.2反射棱镜的视场角
m*|3 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
6GMQgTY^ 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
'CjcOI
s 5.5.5棱镜的偏差
tn+i5Eso 5.6光学铰链
.@JXV
$Z 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
i ;y<gm" 5.7.1矢量形式的反射定律
5R?iTB1, 5.7.2矢量形式的折射定律
prb;q~ 5.7.3矢量绕定轴转动公式
-lRXH7|X 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
9yajtR 习题5
~EW
(2B{u 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
X3%7VFy9 6.1 眼睛
z(iB$;M 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
{$bAs9L 6.1.2模型眼与简化眼
?Q="w5OOD 6.1.3眼睛的主要特性
r75,mX 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
\;I%>yOIu 6.2.1放大镜的工作原理
%L}9nc%~eP 6.2.2显微镜的工作原理
sKB])mf] 6.3 望远系统的工作原理
`Q<hL {AH 6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
5'?K(Jdmp 6.3.2望远系统的视角放大率
UMpC2)5 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
XWo:~\ 6.4 目视光学仪器的视度调节
`n
Y!nh6! 6.5 理想光学系统的分辨率
}ARWR.7Cc 习题6
jAfUz7@ 第7章光学系统中光束的限制
Eh#W*Bg 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
(ST/>")L 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
`22F@JYN 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
1&ZG6#16q 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
+IK~a9t 7.3.2渐晕
`XB(d@% 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
R#`hT 7.4.1光阑设置的原则
[53rSr 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
R}8!~Ma`| 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
l6:k|hrm; 7.5.1物方远心光路
vK!,vKa. 7.5.2像方远心光路
CSRcTxH 7.6场镜
]BP"$rs 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
K!7o#"GM 7.7.1照相物镜的成像空间深度
Z`o}xV 7.7.2望远系统的成像空间深度
,6~c0]/ 习题7
.wtb7U;7 第二篇光度学与色度学基础
7C9qkQ
Jqn 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
s+2\uMwf* 8.1光能与光度学的基本概念
IfF<8~~E 8.1.1立体角的概念与计算
eVjr/nm 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
t~)w921> 8.1.3发光强度
6c^2Nl8e 8.1.4(光)照度
H|tbwU)J 8.1.5光出射度
f7)}A/$4+ 8.1.6(光)亮度
4>uz'j< 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
Yn+/yz5k_ 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
mLd=+&M 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
_&DI_'5q+ 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#&U5fSw+0 8.3光学系统中光能损失的计算
'vgw>\X( 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
{ .B^ 8.3.2光学系统透过率的计算
Gn<s>3E 8.4像平面的照度
$u|p(E:* 8.4.1轴上像点照度公式
h$)!eSu 8.4.2轴外像点的照度公式
KRd.Ubs - 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
OthQ)&pqX 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
\S[: 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
e-sMU 习题8
YT+fOndjaF 第9章色度学基础
"G)-:!H 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
>M<rr!| 9.1.1人眼的颜色视觉特性
>:4}OylhM 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
;eI,1
[_ 9.1.3颜色的混合与匹配
Vl5}m 9.2标准色度系统与色度计算
,@tYD(Z 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
8c`g{
*z 9.2.2CIE1931标准色度系统
k|F<?:C 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
*>n<7T0 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
3;Kv9i<~LE 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 .e!dEF)D 9.2.6CIE色度计算举例
^*#5iT8/ 第三篇典型应用光学系统
{wih)XNY 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
(Gf1#,/3~ 10.1望远镜中的转像系统
+yiGZV/X 10.1.1棱镜转像系统
v*7}ux8 10.1.2透镜转像系统
'b]GcAL 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
UpL?6) 10.2.1间断变倍望远系统
U 3aY =8B 10.2.2连续变倍望远系统
),v[.9!}: 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
0V`s 3,k 10.3.1外调焦系统
DDq*#;dP 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
5&D)W>{d 10.4光学测距原理与系统
G4{ zt3{ 10.4.1单眼(合像)测距仪
*.K+"WS% 10.4.2双眼体视测距仪
Pni
10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
U=\ZeYK. 10.5.1分辨率α
YK!nV , 10.5.2视放大率г
b?jRA^ 10.5.3视场角2ω
;|
##~Y.9 10.5.4出瞳直径D′
n"N!76 10.5.5出瞳距离lZ′
~cbq5|| 10.6望远系统的物镜和目镜
wASgdGoy 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
75v 5/5zRn 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
Iz*' 10.7望远系统的外形尺寸计算
)WF]v"t 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
2Vas`/~u~ 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
k(+EY% 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
2>Hl=bX 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
Q#Q]xJH 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
V0q./NuO 第11章显微镜
dnTB$8& 11.1概述
L}UJ`U 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
YHAhF@& 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
Y!c
RzQ 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
yoGe^gar 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
K:gxGRE 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
OJPxV~y 11.3.2显微镜的视场光阑和视场
[g`9C!P-G 11.3.3显微镜的分辨率
WF,<7mx=- 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
x9k(mn%, 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
P+ONQN| 11.4显微镜的物镜和目镜
~CIA6& 11.4.1显微物镜
CE]0OY 11.4.2显微目镜
U??P 11.5显微镜的
照明系统(米)
vM!lL6T: 11.5.1对照明系统的要求
pp@Jndlg 11.5.2主要的照明方式与照明系统
Cx2s5vJX4p 第12章照相与投影系统
c ]M!4. 12.1照相机的工作原理
bRT1~) 12.2照相物镜的主要性能与基本类型
z )s{>^D 12.2.1照相物镜的主要性能
F$<>JEdX 12.2.2照相物镜的基本类型
smvIU0:K 12.2.3变焦距照相物镜(*)
0$NcxbM 12.3 照相机的分类和基本结构
|TLU 12.3.1照相机的分类
4Xt.}S! 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
>a7OE=K 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
RAYDl=} 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
JX8Hn | 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
I4{uw ge 12.6微显示投影机(★)
Aq674 第13章纤维光学与光纤传像系统
oE\Cwd 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
&oI;^| 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
!)gTS5Rh: 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
gEcRJ1Q;C 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
r'0IAJ-; 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
C1&~Y.6m 13.2.2单模光纤
kDI(Y=Fg 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
T9w;4XF 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
95LZG1]Rb 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
T n.Cj5 13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
&x6Z=|Ers 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
{R<0'JU 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
reseu*5 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
C#{s[l \] 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
g$bbm}6S 软件进行光学设计的基本方法
$I*ye+a*{q 第14章光学系统的像质评价
Jm8{@D% 14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
g(Q)fw 14.1.1轴上点的光束结构与像差
l2H-E&'= 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
uqe{F+;8& 14.1.3垂轴几何像差
Y~z3fd 14.2几何点列图的像质评价方法
'-C%?*ku 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
F/,K8<|r> 14.4基于点扩散函数的空域像质评价方法(中心点亮度)与斯特列尔准则
?^I\e{),c 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
Nfe 14.6典型光学系统成像质量评价与指标
-OV:y],- 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
V&nTf 100 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
z
H$^.1 14.7ZEMAX中的像质评价方法
(ndXz 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
N3/G6wn 15.1光学自动设计基本概念
tg =ClZ- 15.1.1光学自动设计基本原理
fLkZ'~e! 15.1.2阻尼最小二乘法
JxI\ss?O 15.1.3评价函数的构成与权因子
^6R
Sbi\ 15.2ZEMAX评价函数
yQ$Q{,S9 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
u@QP<[f
15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
#._%~}U 15.2.3默认评价函数
T%0vifoQ_$ 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
qyi5j0)W 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
;k1\- 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
MzUNk`T @ 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
Cg{V"B: 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
)}ygzKEa 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
t!}QG"ma 15.4.3显微物镜设计
Dxp8^VL 15.4.4目镜设计
j"G1D-S: 15.4.5变焦物镜设计
X S:W{tL! 参考文献