《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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u81@vEK:_ 4KnrQ-D
7?W1i{( 0*F<tg,+] 目录
/j$`Cq3I 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
ujan2'YT 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
q:vc;y 1.1几何光学的基本概念
!v68`l15 1.1.1光波
Gm.2!F=R4A 1.1.2光源(发光体,发光点)
:=e"D;5 1.1.3波面
@l
%x;`E 1.1.4光线
>`o;hTS 1.1.5光束
h;JO"J@H 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
zn2Qp 1.2.1光的直线传播定律
3u@=]0ZN 1.2.2光的独立传播定律
cTu"Tu\Qw 1.2.3反射定律与折射定律
\?~cJMN 1.2.4折射率
(Y:?qy 1.2.5反射光与折射光的能量分布
U C..)9 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
`FHKQS5 1.2.7光路的可逆原理
/M5R<rl 1.2.8光线在折射率连续变化的非均匀介质中的传播规律
ck\TTNA 1.3费马原理
BVe c 1.4马吕斯定律
.
l-eJ 1.5光学系统及成像的基本概念
A|
s\5"?? 1.5.1光学系统的基本概念
|$G|M=*LN 1.5.2成像的基本概念
4"d'iY 习题1
"fOxS\er 思考题1
[Nv)37|W 第2章共轴球面系统的成像理论
3fd?xhWbN 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
RZbiiMC> 2.1.1符号规则
"pTU&He 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
v!6IH 2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
kAnK1W> 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
B'8T+qvA 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
v&r\Z @% 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
2f0qfF 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
r O-=):2 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
[iUy_ C=qp 2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
PS'SI X 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
^
RIWW0 2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
6S&OE k 2.4球面反射镜的成像规律
)JXy>q# 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
!~fy".|x 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
0@/C5 v 2.4.3球面反射镜的应用
(g3@3.Kk) 习题2
,?(U4pzX 思考题2
g66x;2Q 第3章理想光学系统的成像理论
0T.kwZ8 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
O\q-Ai 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
4`'V%)M 3.2.1主面和主点
H{I,m- 3.2.2焦点和焦面
nXAGwU8a 3.2.3焦距
wuKr9W9Xa 3.2.4节点、节面
"] [u 3.3理想光学系统物像间的解析关系
/0(c-Dv 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
^Fg!.X_ 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
O6$n VpD3 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
<8YIQA 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
/amWf^z 3.4理想光学系统的图解求像方法
+Y"HbNz 3.4.1 光线描迹图解法
S t;@ZV 3.4.2直角坐标图解法
7_c/wbA#me 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
]6@6g>f? 3.5.1物像位置共轭特性曲线
;uN&yj<}a 3.5.2放大率特性曲线
3"LT '' 3.6光学系统的基本类型
X]c>clk, 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
()(^B}VK 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
v(~EO(n. 3.7理想光学系统的组合
sfzDE&>' 3.8透镜
",P?jgs^g5 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
&x)n K 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
LX{mr{ 3.8.3薄透镜与薄透镜组
K:b^@>XH 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
q_z ;kCHM 3.9.1正切计算法
>oL| nwn 3.9.2截距计算法
\:9<d@? 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
;! ,I1{` 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
?eDZ-u9) 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
z yrjb8 习题3
+c' n,O~3 思考题3
349BQ5ND 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
<6.?:Jj 4.1共轴球面系统的作用矩阵
a^7QHYJ6 4.1.1折射矩阵
V<Co!2S 4.1.2传递矩阵
Mw|lEctN0 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
JQ9+kZ 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
8u7QF4
Id 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
7[:?VXQ 习题4
UL]zuW/ 第5章平面元件与棱镜系统
Qb8Z+7 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
=kjD ]+l 5.1.1光线经过平面的折射
g"v6UZ\ 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
L b-xc] 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
58t~? 2E 5.2折射棱镜
:;K Q]< 5.3楔镜
+2g}wH)l 5.4平面反射镜与平面镜系统
2hY"bpGW 5.4.1平面镜的成像特性
S2:G#%EAa 5.4.2平面镜的旋转效应
,:%
h`P_ 5.4.3两面角镜的成像特性
CPcB17! 5.5反射棱镜
\0.!al0 5.5.1反射棱镜的基本概念
wowWq\euY 5.5.2反射棱镜的视场角
&neB$m3y 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
!*PX- 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
]-jaIvM 5.5.5棱镜的偏差
Mo]aB:a 5.6光学铰链
@./@"mR< 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
pER[^LH_) 5.7.1矢量形式的反射定律
`a5,5}7v%` 5.7.2矢量形式的折射定律
oF_
'<\ly= 5.7.3矢量绕定轴转动公式
sNZOm $ 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
5MK.>3fE 习题5
?MOjtAG0_~ 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
2]V8- 6.1 眼睛
3j2d&*0 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
SK5__Ix 6.1.2模型眼与简化眼
r=# v@]zB 6.1.3眼睛的主要特性
K0Lc~n/ 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
K0\`0E^, 6.2.1放大镜的工作原理
|8fdhqy_ 6.2.2显微镜的工作原理
6kO+E5;X 6.3 望远系统的工作原理
!'Ww%ZL\
6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
1rV9dM#F 6.3.2望远系统的视角放大率
|Elz{i- 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
x\pygzQ/ 6.4 目视光学仪器的视度调节
1;HL=F 6.5 理想光学系统的分辨率
h<i.Z7F;tj 习题6
0%qM`KZC 第7章光学系统中光束的限制
Sg1,9[pb 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
f!G%$?] 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
d>wG6Z, | 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
Yu:($//w 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
^_/gM[H. 7.3.2渐晕
QB*n
[(? 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
Y#FSU#a$< 7.4.1光阑设置的原则
} [OEtd{ 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
-^t&U]
g 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
o3HS| 7.5.1物方远心光路
!L)yI#i4C 7.5.2像方远心光路
m Gx{Vpt 7.6场镜
0oo_m6ie& 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
G{0f*
cH) 7.7.1照相物镜的成像空间深度
a>S-50 7.7.2望远系统的成像空间深度
%:y"o_X_ 习题7
OT#foP 第二篇光度学与色度学基础
Pt7C/
qM/ 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
PMe 3Or@ 8.1光能与光度学的基本概念
5;A=8bryU 8.1.1立体角的概念与计算
W3&~[DS@~ 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
Hnf?`j> 8.1.3发光强度
4Y d$RP 8.1.4(光)照度
Oyp)Wm;@ 8.1.5光出射度
c[EG
cY={ 8.1.6(光)亮度
N|w;wF!3 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
c3Zwp% 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
M] W5%3do 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
]#dZLm_ 8.2.2光束在介质分界面折射、反射后,光亮度的变化规律
2G$-:4B 8.3光学系统中光能损失的计算
sNJ?Z"5k1h 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
JB HnJm 8.3.2光学系统透过率的计算
[yVcH3GcjI 8.4像平面的照度
E#n:d9WA: 8.4.1轴上像点照度公式
'>>@I~<\ 8.4.2轴外像点的照度公式
F>at^6^ 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
bjFND]p?w 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
#Q%0y^s 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
CN7qqd 习题8
[Rzn> 第9章色度学基础
IXsOTBM 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
J=ot&% 9.1.1人眼的颜色视觉特性
Job&qW9W` 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
=GLMdhD] 9.1.3颜色的混合与匹配
`(8RK 9.2标准色度系统与色度计算
cX5t x] 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
{=_xze) 9.2.2CIE1931标准色度系统
e_Q(l'f 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
4<U6jB5 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
PAu/iqCH 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 j{P3o<l&` 9.2.6CIE色度计算举例
/7C%m: 第三篇典型应用光学系统
EZ^M?awB4 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
bfA9aT 10.1望远镜中的转像系统
n7d`J_%s 10.1.1棱镜转像系统
; T WYO 10.1.2透镜转像系统
62#8c~dL 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
m\ /V 0V\ 10.2.1间断变倍望远系统
Y'o.`':\~ 10.2.2连续变倍望远系统
5fK<DkB$>: 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
Xj21:IMR 10.3.1外调焦系统
U66oe3W 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
92L{be;SY 10.4光学测距原理与系统
9R4q^tGR\ 10.4.1单眼(合像)测距仪
7,3v,N| 10.4.2双眼体视测距仪
R= *vPS 10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
t8-LPq 10.5.1分辨率α
9|//_4] 10.5.2视放大率г
D]d2opBLj 10.5.3视场角2ω
; J8 25CE 10.5.4出瞳直径D′
/f
-\
3 10.5.5出瞳距离lZ′
U6oab9C?k 10.6望远系统的物镜和目镜
6Q9S~YYq 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
P4~C0z 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
,U'E!?=:VS 10.7望远系统的外形尺寸计算
LzkwgcR 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
3(La)|k 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
}L|XZL_Jo# 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
_1P8rc"Dx 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
1 *$-. 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
0G/_"}@ 第11章显微镜
GZ/vUe 11.1概述
h:'wtn@l( 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
ca8.8uHY\ 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
-j"2rIl4# 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
pJ]i)$M 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
h-[FUPfuw 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
,]-A~ ^| 11.3.2显微镜的视场光阑和视场
9$P*fx&m 11.3.3显微镜的分辨率
X.!|#FWb+ 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
XxE>KeP 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
OPVcT 11.4显微镜的物镜和目镜
/h73'"SpDy 11.4.1显微物镜
@60/IE{-v 11.4.2显微目镜
a]_eSU@ 11.5显微镜的
照明系统(米)
viR-h
iD 11.5.1对照明系统的要求
/|{~GD +A& 11.5.2主要的照明方式与照明系统
BA|*V[HBE 第12章照相与投影系统
j4.deQ, 12.1照相机的工作原理
!RwOUCk
12.2照相物镜的主要性能与基本类型
pwO
U6A! 12.2.1照相物镜的主要性能
{F+iL&e) 12.2.2照相物镜的基本类型
mmrz:_ 12.2.3变焦距照相物镜(*)
8?&u5 12.3 照相机的分类和基本结构
Smlf9h& 12.3.1照相机的分类
>D/+04w 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
ar|!iU 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
t@\op}Z-M 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
H:M;H=0 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
l@ W?qw 12.6微显示投影机(★)
+cnBEv~y 第13章纤维光学与光纤传像系统
tB7g.)yZb 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
,BG
L|5?3z 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
Vtr5<:eEx 13.1.2光在阶跃直圆柱光纤中的传播规律及主要性能参数
p8Wik<'^ 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
\@HsMV2+zN 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
wsLfp82 13.2.2单模光纤
YX:[],FP 13.3渐变折射率光纤的传光机理与自聚焦透镜的成像特性
LdM9k( 13.3.1非均匀介质中的光线理论——程函方程与光线微分方程
w*"h#^1z 13.3.2平方律分布的自聚焦光纤中的光线传播轨迹与规律分析
JgY#W1> 13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
L@HWm;aN 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
@Iy&Qo 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
+_LWN8F 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
OwM.N+z#T 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
Cn>RUGoUsI 软件进行光学设计的基本方法
!%4&O 第14章光学系统的像质评价
ESAFsJ$r;
14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
R3=]Av46 14.1.1轴上点的光束结构与像差
![*7HE>}, 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
sAz]8(Fi0 14.1.3垂轴几何像差
@"=wn:O+ 14.2几何点列图的像质评价方法
Ho; bgva 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
>'X[*:Cx 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
>?Ps5n]b 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
$pg1Av7l 14.6典型光学系统成像质量评价与指标
hO@VYO 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
<..|:0Q&~ 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
`vPc&.-K 14.7ZEMAX中的像质评价方法
1Xi.OGl 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
Iq[Z5k(K 15.1光学自动设计基本概念
;,yjkD[mWE 15.1.1光学自动设计基本原理
E}WO?xxv74 15.1.2阻尼最小二乘法
-O?}-6,_Z 15.1.3评价函数的构成与权因子
u\zP`Y 15.2ZEMAX评价函数
5==}8<$ 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
b\O%gg\p%! 15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
~Z#jIG<?g 15.2.3默认评价函数
b0_Ih6 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
.s!qf!{V` 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
:"oQ _bLT 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
R~R ?0aq 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
xiW;Y{kZ 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
aA-gl9 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
`:I<Jp 15.4.3显微物镜设计
ZRd,V~iz 15.4.4目镜设计
Y@Zv52, 15.4.5变焦物镜设计
&m>sGCZ 参考文献