《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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wC=- `h}eP[jA 目录
?@V R%z 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
$o6/dEKQ 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
Iw1Y?Qia 1.1几何光学的基本概念
E' 5*w6 1.1.1光波
vNv?trw 1.1.2光源(发光体,发光点)
K
+7 1.1.3波面
Ku;fZN[g 1.1.4光线
l=^A41L_ 1.1.5光束
wZrFu(_ 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
XLpP*VH3 1.2.1光的直线传播定律
wI#8|,]"z 1.2.2光的独立传播定律
&9k~\;x 1.2.3反射定律与折射定律
4"@<bKx 1.2.4折射率
4Nm >5*] 1.2.5反射光与折射光的能量分布
(su,=Z 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
y48]|%73 1.2.7光路的可逆原理
Nk~}aj 1.2.8光线在折射率连续变化的非均匀介质中的传播规律
J5@08bZm 1.3费马原理
ia6 jiW x 1.4马吕斯定律
pMF
vL 1.5光学系统及成像的基本概念
8(3(kZx S 1.5.1光学系统的基本概念
;yH>A ;,K% 1.5.2成像的基本概念
B6XO&I1c 习题1
@xG&K{j 思考题1
dQut8>0& 第2章共轴球面系统的成像理论
*0WVrM06? 2.1子午面内实际光线经共轴球面系统折射的光路计算公式
Z:b?^u4. 2.1.1符号规则
OhF55,[ 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
3CUQQ_ 2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
Z[vx0[av& 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
IQQv+af5 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
;5a$OM 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
O5dS$[`j\p 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
:]"5UY?oF 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
/iW+<@Mas 2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
sYTz6- 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
vz^ ] g 2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
e8a^"Z`a 2.4球面反射镜的成像规律
,n|si# 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
Iil2R}1 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
Xz]l#w4Pp 2.4.3球面反射镜的应用
Jcw^Z, 习题2
egmUUuO 思考题2
.Xg.,kW 第3章理想光学系统的成像理论
HC0juT OiO 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
(qcFGM22U 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
zI88IM7/ 3.2.1主面和主点
J_s`G 3.2.2焦点和焦面
1=VyD<dNG6 3.2.3焦距
QE]@xLz 3.2.4节点、节面
LUbhTc 3.3理想光学系统物像间的解析关系
3ML][|TR 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
eSPS3|YYn 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
vrn4yHoZ 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
SA,~q& 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
'2,~'Zk 3.4理想光学系统的图解求像方法
ulR yt^bx| 3.4.1 光线描迹图解法
UlXm4\@ 3.4.2直角坐标图解法
31n"w; 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
;_sJ>.=\ 3.5.1物像位置共轭特性曲线
7o4E_ .* 3.5.2放大率特性曲线
7uBx 3.6光学系统的基本类型
#83 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
h'ik3mLH 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
+'H[4g` 3.7理想光学系统的组合
a %go[_w 3.8透镜
XY0kd&N8 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
gI:g/ R 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
Q0*E&;| 3.8.3薄透镜与薄透镜组
v gW(l2,@ 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
hvt]VC]] 3.9.1正切计算法
\Y# 3.9.2截距计算法
(>`_N%_ 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
\Z*:l( 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
Ff<cY%t 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
bR`5g 习题3
Vjs2Yenx 思考题3
k|fM9E 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
u5CSx'h] 4.1共轴球面系统的作用矩阵
F6{g{
B 4.1.1折射矩阵
;NP-tA) 4.1.2传递矩阵
,\`ruWWLb= 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
A;!5c;ftj, 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
?Ld),A/c 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
>WHajYO" 习题4
0+&WIs 第5章平面元件与棱镜系统
aru2H6 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
$.,PteYK 5.1.1光线经过平面的折射
)\U:e:Z ae 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
=B&|\2`{) 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
@= <{_p 5.2折射棱镜
GtRpgM 5.3楔镜
HB9"T5Pd* 5.4平面反射镜与平面镜系统
piIZ*@' 5.4.1平面镜的成像特性
XT0-"-q 5.4.2平面镜的旋转效应
RXRbW %b 5.4.3两面角镜的成像特性
5{ap 5.5反射棱镜
`n+uA~ 5.5.1反射棱镜的基本概念
LM<*VhX 5.5.2反射棱镜的视场角
'{`KYKLP+ 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
lh-.I]>&` 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
cfmwz~S6i 5.5.5棱镜的偏差
33`bKKO} 5.6光学铰链
;&lXgC^* 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
%+r(*Q+0$f 5.7.1矢量形式的反射定律
NbWEP\dS'z 5.7.2矢量形式的折射定律
$`xpn#lz 5.7.3矢量绕定轴转动公式
oy[s])Tg 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
+5fB?0D; 习题5
~#gc{C@ 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
&UDbH* !4= 6.1 眼睛
qJ" (:~ 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
zDg*ds\ 6.1.2模型眼与简化眼
(~@.9&cBD 6.1.3眼睛的主要特性
hn .(pI1 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
Iq|h1ie
m+ 6.2.1放大镜的工作原理
l(Y32]Z 6.2.2显微镜的工作原理
$y;w@^ 6.3 望远系统的工作原理
s-#@t 6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
ImQ-kz?b 6.3.2望远系统的视角放大率
mR.j8pi 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
UAjN 6.4 目视光学仪器的视度调节
2 6.5 理想光学系统的分辨率
,WdSJ BK'a 习题6
hMupQDv/I 第7章光学系统中光束的限制
OL1xxzo 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
ln<[CgV8 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
4=MVn 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
yXkQ
,y 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
^uo,LTq+ 7.3.2渐晕
. (&6gB 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
.0nT*LF 7.4.1光阑设置的原则
fq1w <e 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
%X\J%Fj 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
l[ko)%7V 7.5.1物方远心光路
8V(~u^!%_ 7.5.2像方远心光路
WLWfe- 7.6场镜
'"Cqq{* 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
qY&(O`?m& 7.7.1照相物镜的成像空间深度
H!NGY]z* 7.7.2望远系统的成像空间深度
E.yFCaL 习题7
tL&_@PD)3 第二篇光度学与色度学基础
`-nSH)GBM 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
vkLt#yj~ 8.1光能与光度学的基本概念
@MQfeM-@ 8.1.1立体角的概念与计算
OL=X&Vaf< 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
[YQtX_;w 8.1.3发光强度
)1 @v<I 8.1.4(光)照度
ZS l K 8.1.5光出射度
~#EXb?#uS 8.1.6(光)亮度
p;[.&oJ 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
z@~ZMk 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
~+6#4<M.~ 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
daY0;,> 8.2.2光束在介质分界面折射、反射后,光亮度的变化规律
?n<sN" 8.3光学系统中光能损失的计算
XffHF^l9F 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
?@A@;`0Y 8.3.2光学系统透过率的计算
q.:a4w J 8.4像平面的照度
wV-N\5!r%H 8.4.1轴上像点照度公式
2AqcabI9 8.4.2轴外像点的照度公式
IL Nghtm- 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
<-d-.
8 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
X"8$,\wX, 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
KJn 3&7 习题8
9~,!+# 第9章色度学基础
YC{7;=Pf 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
C _W]3 9.1.1人眼的颜色视觉特性
j%vxCs> 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
48gpXcc@| 9.1.3颜色的混合与匹配
U ;4;> 9.2标准色度系统与色度计算
"{{@N4^ 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
7Aw <: 9.2.2CIE1931标准色度系统
Nf~B 1vkp 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
&=8ZGjR< } 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
<!u(_Bxw/ 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 oOQan 9.2.6CIE色度计算举例
hHt.No 第三篇典型应用光学系统
z_C7=ga< 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
3,+UsB% 10.1望远镜中的转像系统
aBF<it> 10.1.1棱镜转像系统
I1ibrn 10.1.2透镜转像系统
'u[cT$ 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
d{^K8T3 10.2.1间断变倍望远系统
I#yd/d5^ 10.2.2连续变倍望远系统
[o'}R`5) 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
or`"{wop 10.3.1外调焦系统
]sI{+$~:c 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
wRWKem= 10.4光学测距原理与系统
`Q^Vm3h 10.4.1单眼(合像)测距仪
.|ZnU]~T 10.4.2双眼体视测距仪
,"5p=JX` 10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
Z}O0DfT; 10.5.1分辨率α
Io;26F"" 10.5.2视放大率г
Z=?qf$.} 10.5.3视场角2ω
!hPe*pPVV) 10.5.4出瞳直径D′
qmpU{fs 10.5.5出瞳距离lZ′
a'@?c_y;$ 10.6望远系统的物镜和目镜
7"_gX 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
6dCqS 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
%8L5uMx 10.7望远系统的外形尺寸计算
LZ9IE>sj 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
cW $~86u"C 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
PI")^` 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
wa9{Q}wSa 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
#`Et{6WS 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
|z%*}DPrpa 第11章显微镜
*r3u=oWb 11.1概述
w*N9p8hb] 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
"2/VDB4!FG 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
W/R-~C e 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
dv\oVD 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
Fx*IeIs(:~ 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
YI?y_S 11.3.2显微镜的视场光阑和视场
[[u&=.Au 11.3.3显微镜的分辨率
|7T!rnr 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
e.g$|C^$m 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
o;:a6D`
11.4显微镜的物镜和目镜
4~r=[|(aY 11.4.1显微物镜
`S7${0e 11.4.2显微目镜
^coJ"[D 11.5显微镜的
照明系统(米)
\+w -{"u$ 11.5.1对照明系统的要求
CD0SXNi"zH 11.5.2主要的照明方式与照明系统
I-q@@!= 第12章照相与投影系统
SY2B\TV 12.1照相机的工作原理
WS0RvBvb 12.2照相物镜的主要性能与基本类型
eVWnD,' 12.2.1照相物镜的主要性能
D9&FCCiUE 12.2.2照相物镜的基本类型
.es= w= 12.2.3变焦距照相物镜(*)
93y. u<,2; 12.3 照相机的分类和基本结构
iyhB;s5Rgw 12.3.1照相机的分类
!$5U\"M 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
BT+ws@|[ 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
4d3PF`,H` 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
" mE<r2=@ 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
p.1|bXY` 12.6微显示投影机(★)
:FdV$E]]< 第13章纤维光学与光纤传像系统
yHoj:f$$x 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
^Q_0Zq^H 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
IV:Knh+
? 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
T3{qn$t8 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
L*VGdZ 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
cj<j*(ZZ 13.2.2单模光纤
z|yC [Ota 13.3渐变折射率光纤的传光机理与自聚焦透镜的成像特性
GRj{*zs 13.3.1非均匀介质中的光线理论——程函方程与光线微分方程
S?=2GY 13.3.2平方律分布的自聚焦光纤中的光线传播轨迹与规律分析
UeT"v?zP 13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
_B|g)Rdv 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
zn3i2MWS 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
?
B^*YCo7( 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
*pvhkJ g( 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
\Jv6Igu 软件进行光学设计的基本方法
+B'9!t4 2 第14章光学系统的像质评价
.x1EdfHed/ 14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
v *~ yN* 14.1.1轴上点的光束结构与像差
{N;XjV1x 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
? P`]^# 14.1.3垂轴几何像差
ZWVcCa3 14.2几何点列图的像质评价方法
Hj;j\R >2 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
J2H8r 'T 14.4基于点扩散函数的空域像质评价方法(中心点亮度)与斯特列尔准则
Md_\9G .e 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
diqG8KaK 14.6典型光学系统成像质量评价与指标
A HKS
[ N 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
4F8`5)RM 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
=J?<M?ugf 14.7ZEMAX中的像质评价方法
H,=??wN 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
Jo
h&Ay 15.1光学自动设计基本概念
%-T]!3"n 15.1.1光学自动设计基本原理
P[ KJuc 15.1.2阻尼最小二乘法
Mp$ uEi 15.1.3评价函数的构成与权因子
dmrM %a}W- 15.2ZEMAX评价函数
3QS"n.d 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
K=Fcy#,f 15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
})bTQj7 15.2.3默认评价函数
k2*^W&Z 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
?^IM2}(p 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
NCSb`SC: 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
|vWx[=`o 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
I[<C)IG 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
haa[ob6T 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
A"z') 15.4.3显微物镜设计
l=EIbh 15.4.4目镜设计
'1r:z, o| 15.4.5变焦物镜设计
\&AmX8" [ 参考文献