《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。
I9xu3izAmR ( Ly^+Hjg IOC$jab@ '4#NVXVQm 平装:593页
QbSLSMoL 品牌:高等教育出版社
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8mdVh\i!Kf q&?hwX
Z7
Ho*B<#&(A| + 0*\q 目录
w;Fy/XQ 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
toD!RE 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
[Rq|;p 1.1几何光学的基本概念
ONpvx5'# 1.1.1光波
F,VWi$Po\N 1.1.2光源(发光体,发光点)
VE*`Ji 1.1.3波面
`#!>}/m 1.1.4光线
~fL`aU& 1.1.5光束
BT0;I 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
Y$Rte.? 1.2.1光的直线传播定律
_D{FQRU<YD 1.2.2光的独立传播定律
I
H#CaD 1.2.3反射定律与折射定律
Lh-Y5(c
o 1.2.4折射率
@m%B>X28F 1.2.5反射光与折射光的能量分布
o2$A2L9P 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
iI'ib-d 1.2.7光路的可逆原理
/>:$"+gKo 1.2.8光线在折射率连续变化的非均匀介质中的传播规律
#pW!(tfN^a 1.3费马原理
go6;_ 1.4马吕斯定律
Oi~Dio_? 1.5光学系统及成像的基本概念
p^w)@^f 1.5.1光学系统的基本概念
3 @O/#CP+ 1.5.2成像的基本概念
1lA? 5: 习题1
xqlnHf<G 思考题1
1\/vS$bi( 第2章共轴球面系统的成像理论
`\ IaeMvo 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
.)%,R 2.1.1符号规则
G#NbLj`h 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
';.y`{/
2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
,SdxIhL 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
7iv g3* 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
z$g__q- 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
{`)oxzR 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
6kR3[]:16v 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
*Ev8f11i& 2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
N^F5J 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
>bhF{*t#;y 2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
&IDT[J 2.4球面反射镜的成像规律
MZX@Gi<S[ 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
fU%Mz\t 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
wNFx1u^/) 2.4.3球面反射镜的应用
L9,GUtK{ 习题2
m`xYd 思考题2
e iH&<AH 第3章理想光学系统的成像理论
Abmi=]\bx 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
g.8^ )u 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
\7$"i5 3.2.1主面和主点
xa?auv! 3.2.2焦点和焦面
9MQwc 3.2.3焦距
4pcIH5)z 3.2.4节点、节面
`8\"3S 3.3理想光学系统物像间的解析关系
) R5[aO 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
^K~=2^sh 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
Aq'~'hS`1 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
ZN'B@E=p 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
r@'~cF]m 3.4理想光学系统的图解求像方法
D6yE/QeK4 3.4.1 光线描迹图解法
M[iWWCX 3.4.2直角坐标图解法
mQU t 'j4 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
mB
bGj3u; 3.5.1物像位置共轭特性曲线
-Fop<q\b 3.5.2放大率特性曲线
23bTCp.d 3.6光学系统的基本类型
-J]N
&[ 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
.ubZ 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
dIQ3snG 3.7理想光学系统的组合
!@T~m1L
eY 3.8透镜
pOl6x iMx 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
w#L`|cYCm 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
+^rt48${ y 3.8.3薄透镜与薄透镜组
,^v_gc 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
W ,]Ua] 3.9.1正切计算法
(v}l#M7w 3.9.2截距计算法
6HVX4Z#VH 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
}C=+Tn 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
3Dj>U*fP 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
&RHx8zScP 习题3
YXU2UIY<~ 思考题3
i~4$V 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
NVf_#p"h 4.1共轴球面系统的作用矩阵
=C)2DW J1 4.1.1折射矩阵
+J42pSxzoo 4.1.2传递矩阵
4a.8n!sys 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
{
"f}
}}l 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
<hgfgk7< 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
V4,\vgGu 习题4
cy2K# 第5章平面元件与棱镜系统
bK!uR&i^l 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
4C;"4''L 5.1.1光线经过平面的折射
@'J[T: e 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
/Hq#!2) 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
%wJ?+D/ 5.2折射棱镜
/(}YjeS 5.3楔镜
PvxU. 5.4平面反射镜与平面镜系统
es$<Vkbp 5.4.1平面镜的成像特性
]qk`Yi 5.4.2平面镜的旋转效应
Vk1 c14i> 5.4.3两面角镜的成像特性
{Sc*AE&Y 5.5反射棱镜
_znn `_N:v 5.5.1反射棱镜的基本概念
0o
8V8 : 5.5.2反射棱镜的视场角
!]z4'* )W 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
M=5hp&= 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
oPF
n`8dQ 5.5.5棱镜的偏差
2kFP;7FO 5.6光学铰链
S'IQbHz* 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
}ol<DV 5.7.1矢量形式的反射定律
'H1k 5.7.2矢量形式的折射定律
~>3#c#[ 5.7.3矢量绕定轴转动公式
2(9~G|C. 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
_+0c<' 习题5
f Q2U| 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
&w^:nVgl 6.1 眼睛
0y;1Dk! 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
ofCN[u 6.1.2模型眼与简化眼
XpT~]q} 6.1.3眼睛的主要特性
CG!9{&F 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
W)odaab7 6.2.1放大镜的工作原理
bW^{I,b<F 6.2.2显微镜的工作原理
4tp} 6.3 望远系统的工作原理
94[8~_{fG 6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
t"&qaG{ 6.3.2望远系统的视角放大率
^`9O$.'@ 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
I-/-k. 6.4 目视光学仪器的视度调节
a#/~rNRY 6.5 理想光学系统的分辨率
&?APY9\. 习题6
Xc
G 第7章光学系统中光束的限制
}};AV)}J 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
Okd7ua-f 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
F||oSJrI 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
^
`[T0X 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
x0dBg~I 7.3.2渐晕
6J3<k(#: 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
$69d9g8-(! 7.4.1光阑设置的原则
_6\"U5*Y 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
"Q1oSpF 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
\~>7n'd ] 7.5.1物方远心光路
AK$i0Rn;pm 7.5.2像方远心光路
AaDMX, 7.6场镜
AhNz[A 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
*V@t]d$=# 7.7.1照相物镜的成像空间深度
xL!@$;J 7.7.2望远系统的成像空间深度
Q\*zF,ek 习题7
<*HsJwr)u 第二篇光度学与色度学基础
zIc_'Z,b 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
|k/;1.b!9( 8.1光能与光度学的基本概念
/}3I:aJwb 8.1.1立体角的概念与计算
FND+Ok& 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
f2i9UZ$=e! 8.1.3发光强度
_qSVYVJ u 8.1.4(光)照度
zw%1a 3! 8.1.5光出射度
A7GWU{i 8.1.6(光)亮度
L&Pj0K-HT3 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
hJ*#t<.<P; 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
P,K^oz} 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
TA!6|)BUW 8.2.2光束在介质分界面折射、反射后,光亮度的变化规律
#UqE%g`J 8.3光学系统中光能损失的计算
Z67'/z$0 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
mS
&^xWPV 8.3.2光学系统透过率的计算
qGECw# 8.4像平面的照度
}?,Eb~q 8.4.1轴上像点照度公式
:}ZY*ind 8.4.2轴外像点的照度公式
x Z`h8 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
y7.oy" 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
dwUs[v 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
NrfAr}v'E 习题8
8:"s3xaO3 第9章色度学基础
'17V7A/t 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
'],G!U( 9.1.1人眼的颜色视觉特性
qXB5wDJg 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
Gs(;&fw 9.1.3颜色的混合与匹配
W-4R;!42 9.2标准色度系统与色度计算
a} :2lL% 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
p!+bn,?G 9.2.2CIE1931标准色度系统
UZ7ukn- 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
:2AlvjvjZ 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
p1
mY!&e( 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 Ew&|!d 9.2.6CIE色度计算举例
E[>A# l53 第三篇典型应用光学系统
U/>l>J5 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
r5PZ=+F 10.1望远镜中的转像系统
He LW* 10.1.1棱镜转像系统
q$jwH]
. 10.1.2透镜转像系统
9]^NAlno 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
F)=*Ga 10.2.1间断变倍望远系统
7$Pf 10.2.2连续变倍望远系统
Poxoc-s 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
VN]"[ 10.3.1外调焦系统
XiAflO 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
~R~MC(5N[ 10.4光学测距原理与系统
*:Y9&s^6j 10.4.1单眼(合像)测距仪
]1|OQYG 10.4.2双眼体视测距仪
9Q&]5|x 10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
u Uh6/=y 10.5.1分辨率α
M8f[ ck 10.5.2视放大率г
"Q;Vy t 10.5.3视场角2ω
k~=P0"; 10.5.4出瞳直径D′
km6O3>p5r 10.5.5出瞳距离lZ′
fq !CB]C 10.6望远系统的物镜和目镜
*xDV8iu_ 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
cC TTjx{ 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
y+$a}=cb0 10.7望远系统的外形尺寸计算
Q@cYHFi~+ 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
Xb1is\JB 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
|5\:
E}1 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
8n/[oDc] 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
F-2Q3+7$ 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
dXDuO 第11章显微镜
\1#~]1~
s 11.1概述
`i6q\-12n 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
#QiNSS 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
M0woJt[& 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
BJnysQ 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
/1?{,Das= 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
"tmr
s_~ 11.3.2显微镜的视场光阑和视场
+jj] tJ$[ 11.3.3显微镜的分辨率
J&;' gT 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
VoNk.h"T 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
F& ['w-n% 11.4显微镜的物镜和目镜
2o~UA\:+= 11.4.1显微物镜
/cx
Ei6I- 11.4.2显微目镜
3IQ-2 X-- 11.5显微镜的
照明系统(米)
$A>]lLo0 11.5.1对照明系统的要求
k j&hn 11.5.2主要的照明方式与照明系统
^-s`$lTp 第12章照相与投影系统
&}FWpo! 12.1照相机的工作原理
|6~ Kin 12.2照相物镜的主要性能与基本类型
CA,2&v" 12.2.1照相物镜的主要性能
~oeX0l>F 12.2.2照相物镜的基本类型
Qe]aI7Ei 12.2.3变焦距照相物镜(*)
M>@PRb:Oc 12.3 照相机的分类和基本结构
mxTuwx
12.3.1照相机的分类
x6
h53R 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
4J$dG l#f 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
&M2fcw? 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
rnXoA, c/ 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
3q`Uq`t4mR 12.6微显示投影机(★)
3s_$. 第13章纤维光学与光纤传像系统
cfPQcB>A 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
r\m2Oo)] 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
EKzYL#(i 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
HvW6=d(# 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
Z xR 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
O
@{<?[ 13.2.2单模光纤
T@Th? 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
g HKA:j`c 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
1|5TuljTd 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
}dG>_/3 13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
"qw.{{:tf 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
d&%}u1 . 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
r[AqA 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
\7 }{\hY- 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
%DhLU~VX 软件进行光学设计的基本方法
|JTDwmR 第14章光学系统的像质评价
BzI( 14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
T0K*!j}O 14.1.1轴上点的光束结构与像差
It5n;,n 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
5>~q4t)6z} 14.1.3垂轴几何像差
~lH2#u>g 14.2几何点列图的像质评价方法
0]l9x} 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
t&rr;W] 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
GD#W=O 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
`
NWmwmWB" 14.6典型光学系统成像质量评价与指标
!-q)9K? 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
hr/|Fn+kA 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
r+}<]?aT>- 14.7ZEMAX中的像质评价方法
910N1E 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
:A`jRe. 15.1光学自动设计基本概念
pNc4o@- 15.1.1光学自动设计基本原理
$"`e^J9!! 15.1.2阻尼最小二乘法
D?r% Y 15.1.3评价函数的构成与权因子
~}s0~j ~ 15.2ZEMAX评价函数
4j~WrdI* 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
0ZtH 15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
9v76A~~ 15.2.3默认评价函数
"IJcKoB 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
lsB.>N lU 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
wbh^ZMQ 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
yb'v*B] 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
(.~'\@ 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
&%@>S. 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
A9M/n^61 15.4.3显微物镜设计
{fu[&@XV 15.4.4目镜设计
bk4G+wGw 15.4.5变焦物镜设计
anFl:= 参考文献