定 價(jià):68.8 元
叢書(shū)名:新工科暨卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)系列教材
- 作者:馬冬林 著
- 出版時(shí)間:2020/10/1
- ISBN:9787568064385
- 出 版 社:華中科技大學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi):O439
- 頁(yè)碼:556
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)內(nèi)容主要包括理想光學(xué)系統(tǒng)成像、光線(xiàn)追跡理論、光學(xué)系統(tǒng)輻射理論和光學(xué)材料、像差理論和光學(xué)設(shè) 計(jì)、典型光學(xué)系統(tǒng)這幾個(gè)部分。為了逐步加深讀者對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的理解,本書(shū)又將理想光學(xué)系統(tǒng)成像分成平面成像、薄透鏡成像、近軸成像和高斯成像等四個(gè)部分進(jìn)行闡述。
本書(shū)的一大特色之處在于加強(qiáng)了光線(xiàn)追跡理論的介紹,并將其應(yīng)用于分析光學(xué)系統(tǒng)的一階性質(zhì),尤其是在光闌和光瞳理論方面進(jìn)行了深入闡述。為了使學(xué)生進(jìn)一步理解光學(xué)系統(tǒng)的輻射理論和色差行為,本書(shū)也對(duì) 光學(xué)系統(tǒng)輻射度學(xué)、色度學(xué)以及光學(xué)材料等方面的理論進(jìn)行了初步闡述。
在像差理論部分,本書(shū)首先系統(tǒng)地介紹了光學(xué)系統(tǒng)的波像差理論及賽得像差理論等,然后分別闡述光學(xué) 系統(tǒng)的五種基本初級(jí)像差球差、彗差、場(chǎng)曲、像散和畸變,以及色差。在像差理論的基礎(chǔ)上,本書(shū)進(jìn)一步講述了光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià)方法和光學(xué)設(shè)計(jì)中的像差平衡理論。
后在典型光學(xué)系統(tǒng)部分,本書(shū)分別闡述了人眼及目視光學(xué)系統(tǒng)、放大鏡及顯微鏡系統(tǒng)、望遠(yuǎn)系統(tǒng)、攝像光學(xué)系統(tǒng)等。
作者引入亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心的先進(jìn)光學(xué)教育理念,與自身多年大學(xué)一線(xiàn)教育經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,以使本書(shū)的教學(xué)內(nèi)容既與國(guó)際接軌,又便于學(xué)生理解學(xué)習(xí)。1.通過(guò)引入符號(hào)法則,幾何光學(xué)基本理論的闡述顯得十分清晰明了,公式簡(jiǎn)介并且普適,便于學(xué)生使用;2.通過(guò)系統(tǒng)地介紹光線(xiàn)追跡理論,使學(xué)生在使用傳統(tǒng)高斯成像理論的同時(shí),能夠從基本的幾何光學(xué)原理(光的直線(xiàn)傳播定律和折反射定律)出發(fā),解決復(fù)雜的幾何光學(xué)問(wèn)題;3.光線(xiàn)追跡思想切合現(xiàn)代光學(xué)軟件如Zemax的工作方式,使學(xué)生能夠更快地掌握光學(xué)設(shè)計(jì)的基本思想;4.像差理論的講述更加切合實(shí)際應(yīng)用,相關(guān)概念的表述和表征也更加契合現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計(jì)軟件如zemax、code v等的表述特征。
編者于2016年回國(guó)后,當(dāng)年就加入了華中科技大學(xué)光學(xué)與電子學(xué)院核心專(zhuān)業(yè)課程“應(yīng)用光學(xué)”課程組,并于次年參與了這門(mén)課程的教學(xué)。編者引入了美國(guó)三大光學(xué)中心之一的亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心的“應(yīng)用光學(xué)”、“光學(xué)設(shè)計(jì)”和“像差理論”等課程的教學(xué)大綱,重新編制了這門(mén)課程的教學(xué)大綱體系,并根據(jù)全新的教學(xué)大綱體系編著了這本教材。亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心擁有著全世界為完備的光學(xué)課程體系,尤其是其光學(xué)工程領(lǐng)域的教學(xué)和研究更是在全球獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷,因此具有十分重要的參考價(jià)值。
本書(shū)中加入了兩個(gè)比較重要的創(chuàng)新,極大地提升了教材的參考價(jià)值。第1個(gè)是符號(hào)規(guī)則的應(yīng)用。與國(guó)內(nèi)同類(lèi)書(shū)籍不同,本書(shū)中符號(hào)只跟每一個(gè)物理量的定義相關(guān),物理量的符號(hào)及運(yùn)算規(guī)則只取決于所選參考,而每一個(gè)物理量的定義都有著統(tǒng)一的參考。因此,通過(guò)引入統(tǒng)一的符號(hào)規(guī)則,本書(shū)所給出的物理公式均具有普適性而無(wú)需預(yù)判任何物理量的大小和方向。第二個(gè)創(chuàng)新是突出強(qiáng)調(diào)了光線(xiàn)追跡的重要性。我們只需要追跡兩條特征光線(xiàn),即主光線(xiàn)和邊緣光線(xiàn),就可以得到光學(xué)系統(tǒng)的所有一階性質(zhì),甚至能夠進(jìn)一步推得光學(xué)系統(tǒng)的三階性質(zhì),即初級(jí)像差性質(zhì)。這極大地加深了學(xué)生對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中光線(xiàn)行為的理解,尤其能讓學(xué)生更加簡(jiǎn)便地理解光闌與光瞳等對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能的影響。
本書(shū)可作為高等學(xué)校光學(xué)儀器、光學(xué)工程、光學(xué)信息和其他光學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)籍,也可以作為從事光學(xué)技術(shù)工作的科技人員的參考書(shū)。
本書(shū)主要由華中科技大學(xué)馬冬林同志編著。在編寫(xiě)過(guò)程中,馬冬林課題組學(xué)生延翊銘、范子超、康逸凡、譚偉、單躍凡、韋信宇、冀慧茹等同學(xué)在課件編寫(xiě)、文字編輯、公式編輯、插圖繪制等方面作了非常重要的工作,在此特致感謝。
由于水平有限,時(shí)間倉(cāng)促,書(shū)中難免有不妥甚至錯(cuò)誤之處,望讀者指正。
馬冬林 2020年8月8日
作者博士畢業(yè)于美國(guó)三大光學(xué)中心之一的亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心,長(zhǎng)期從事光學(xué)設(shè)計(jì)與模擬、光學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、天文光學(xué)與技術(shù)等領(lǐng)域的研究。近年來(lái),在Optics Express、PASP、Applied Optics等國(guó)際*威期刊上發(fā)表論文30多篇,也在國(guó)際*威光學(xué)會(huì)議上多次作公開(kāi)報(bào)告并發(fā)表通信會(huì)議論文,同時(shí)也申請(qǐng)了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。作者代表華中科技大學(xué)參與了中國(guó)十三五規(guī)劃重大專(zhuān)項(xiàng)“大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡”光學(xué)方案的概念設(shè)計(jì)和競(jìng)標(biāo),相關(guān)工作獲得了美國(guó)著名科技雜志Science的撰文報(bào)導(dǎo),也引起了包括知識(shí)分子等國(guó)內(nèi)媒體的高度關(guān)注。
緒論 現(xiàn)代應(yīng)用光學(xué)
0.1光學(xué)本質(zhì)
0.2光學(xué)的發(fā)展歷程
0.3光學(xué)學(xué)科分類(lèi)
0.4自然界常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象
0.5現(xiàn)代光學(xué)應(yīng)用
習(xí)題
第1章幾何光學(xué)的基本原理
1.1幾何光學(xué)的基本概念
1.2幾何光學(xué)的基本物理量
1.3費(fèi)馬原理
1.4幾何光學(xué)的其他基本定律
習(xí)題
第2章成像的基本概念
2.1成像系統(tǒng)的基本概念
2.2共軛成像
2.3虛像和實(shí)像
2.4單面成像
2.5符號(hào)規(guī)則
習(xí)題
第3章平面成像
3.1平面鏡成像
3.2雙平面鏡系統(tǒng)
3.3反射棱鏡
3.4平行平板
3.5折射棱鏡
習(xí)題
第4章薄透鏡成像
4.1薄透鏡成像基本概念
4.2薄透鏡共軛關(guān)系
4.3級(jí)聯(lián)成像
4.4物像近似
4.5視場(chǎng)和焦距
4.6無(wú)焦系統(tǒng)
習(xí)題
第5章近軸成像
5.1近軸光學(xué)概念
5.2單折射面近軸成像
5.3薄透鏡的近軸光線(xiàn)追跡
5.4近軸光學(xué)光線(xiàn)追跡公式的傳統(tǒng)推導(dǎo)
5.5單個(gè)反射面近軸光線(xiàn)追跡公式推導(dǎo)
習(xí)題
第6章高斯系統(tǒng)成像
6.1高斯光學(xué)概念
6.2基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)面
6.3高斯系統(tǒng)成像方程
6.4高斯系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)
6.5高斯系統(tǒng)的近軸光線(xiàn)追跡
6.6單個(gè)光學(xué)表面的高斯性質(zhì)
6.7高斯成像范例
6.8一般的無(wú)焦系統(tǒng)
6.9高斯系統(tǒng)的物像關(guān)系與空間映射
習(xí)題
第7章組合光學(xué)系統(tǒng)、
7.1近軸光線(xiàn)追跡公式
7.2組合光學(xué)系統(tǒng)
7.3透鏡的高斯簡(jiǎn)化
習(xí)題
第8章近軸光線(xiàn)追跡
8.1光線(xiàn)追跡公式
8.2光線(xiàn)追跡實(shí)例一
8.3雙薄透鏡系統(tǒng)
8.4光線(xiàn)追跡實(shí)例二
8.5空氣中的厚透鏡
8.6表格法光線(xiàn)追跡
8.7實(shí)際光線(xiàn)追跡
習(xí)題
第9章光闌與光瞳
9.1孔徑光闌和光瞳概述
9.2視場(chǎng)
9.3拉格朗日不變量
9.4近軸光線(xiàn)追跡的線(xiàn)性度
9.5光瞳位置求解
9.6數(shù)值孔徑與焦比
9.7遠(yuǎn)心系統(tǒng)
9.8焦深和景深
9.9光束與漸暈
習(xí)題
第10章輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ)
10.1輻射度學(xué)及其物理量
10.2輻射能量傳輸
10.3光度學(xué)基礎(chǔ)
10.4輻射度學(xué)和光度學(xué)中的光學(xué)守恒量
習(xí)題
第11章光學(xué)材料
11.1光學(xué)材料的一般光學(xué)參量
11.2典型玻璃的光學(xué)特性
11.3玻璃材料的其他物理特性
習(xí)題
第12章像差理論
12.1光學(xué)成像
12.2光學(xué)系統(tǒng)的像差表征
12.3像差的多項(xiàng)式展開(kāi)
12.4離焦
12.5波前傾斜
12.6主要單色像差
習(xí)題
第13章球差
13.1球差概述
13.2折射面球差
13.3帶球差
13.4初級(jí)球差
13.5非球面與球差
習(xí)題
第14章彗差
14.1彗差概述
14.2正弦差與軸向彗差
14.3彗差的產(chǎn)生與校正
14.4典型消彗差系統(tǒng)
習(xí)題
第15章像散和場(chǎng)曲
15.1像散概述
15.2像散的產(chǎn)生與校正
15.3場(chǎng)曲
15.4場(chǎng)曲校正
習(xí)題
第16章畸變與組合像差
16.1畸變
16.2畸變的產(chǎn)生與效果
16.3像差成像性能與組合像差
習(xí)題
第17章色差
17.1色散效應(yīng)
17.2棱鏡的色散
17.3軸向色差
17.4倍率色差
17.5其他消色差透鏡
習(xí)題
第18章像質(zhì)評(píng)價(jià)
18.1像差與像質(zhì)
18.2像質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
18.3像質(zhì)評(píng)價(jià)
18.4光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量測(cè)試
習(xí)題
第19章光學(xué)設(shè)計(jì)與像差平衡
19.1概述
19.2像差自動(dòng)校正的評(píng)價(jià)函數(shù)
19.3阻尼小二乘法光學(xué)自動(dòng)設(shè)計(jì)原理
19.4邊界條件
19.5光學(xué)設(shè)計(jì)軟件及流程
習(xí)題
第20章人眼和目鏡系統(tǒng)
20.1關(guān)于人眼
20.2人眼的光學(xué)系統(tǒng)
20.3人眼的功能調(diào)節(jié)
20.4目鏡系統(tǒng)
習(xí)題
第21章放大鏡與顯微系統(tǒng)
21.1放大鏡
21.2顯微鏡及其特性
21.3顯微鏡的分辨率和有效放大率
21.4顯微鏡物鏡
21.5顯微鏡的照明系統(tǒng)
習(xí)題
第22章望遠(yuǎn)系統(tǒng)
22.1望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)
22.2望遠(yuǎn)鏡的光闌、視場(chǎng)角和出瞳距
22.3望遠(yuǎn)物鏡
22.4望遠(yuǎn)系統(tǒng)的外形尺寸計(jì)算
習(xí)題
第23章攝影和投影光學(xué)系統(tǒng)
23.1攝影光學(xué)系統(tǒng)
23.2攝影鏡頭類(lèi)型
23.3取景和測(cè)距系統(tǒng)
23.4光電傳感器
23.5放映和投影鏡頭
習(xí)題
附錄