《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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- " 9 4Ftu 目录
<<O$ G7c 第一篇几何光学的基本概念与成像理论
xxQ;xI0+] 第1章几何光学基本定律与成像基本概念
AbW6x 1.1几何光学的基本概念
t4-[Z$n5 1.1.1光波
!C.4<?*| 1.1.2光源(发光体,发光点)
}"%N4(Kd 1.1.3波面
_Y m2/3! 1.1.4光线
y$M%2mh` 1.1.5光束
@BMx!r5kn 1.2光的传播规律——几何光学的基本定律
4E}Yt$| 1.2.1光的直线传播定律
;5( UzQU 1.2.2光的独立传播定律
P16~Qj 1.2.3反射定律与折射定律
`){.+S(5C 1.2.4折射率
,|/f`Pl 1.2.5反射光与折射光的能量分布
Zx>=tx} 1.2.6全反射(完全内反射)及其应用
\a3+rNdj 1.2.7光路的可逆原理
+&H4m=D-#a 1.2.8光线在折射率连续变化的非均匀介质中的传播规律
j<e2d7oN 1.3费马原理
1X1dG#: 1.4马吕斯定律
hOK8(U0 1.5光学系统及成像的基本概念
}c:M^Ff 1.5.1光学系统的基本概念
@IZnFHN 1.5.2成像的基本概念
m.0*NW 习题1
3=V&K- 思考题1
e]$s
t? 第2章共轴球面系统的成像理论
>=w)x,0yX 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
fI|$K)K 2.1.1符号规则
{id4:^u&; 2.1.2实际光线经(单折射)球面折射的光路计算公式
@>7%qS 2.1.3实际光线经共轴球面系统的光路计算公式
Y}KNKO; 2.1.4轴上单色物点经单折射球面成像性质的分析
MiX 43Pk] 2.2单折射球面的近轴光路计算公式与近轴成像规律
iH'p>s5L 2.2.1单个折射球面的近轴光路计算公式
akTk( 2.2.2单折射球面的近轴成像规律
M
D#jj3y 2.3 共轴球面系统的近轴像面位置与放大率的计算
F((4U"
2.3.1共轴球面系统近轴区的转面过渡公式组
#T"4RrR 2.3.2共轴球面系统近轴像面位置的计算
tX~w{|k 2.3.3共轴球面系统近轴区的拉—赫不变式与放大率计算
tpx2IE 2.4球面反射镜的成像规律
\z ) %$#I 2.4.1球面反射镜的物像位置关系式
K:WDl;8(d 2.4.2球面反射镜的成像放大率与拉—赫不变式
`@yp+8 2.4.3球面反射镜的应用
N6TH}~62} 习题2
JlJ a
# 思考题2
PZzMHK?hP 第3章理想光学系统的成像理论
f%8C!W]Dm 3.1理想光学系统与“共线成像”的基本概念
K@%].: 3.2共轴理想光学系统的基点、基面与焦距
y>ktcuML 3.2.1主面和主点
bW:!5"_{H 3.2.2焦点和焦面
MpOc 3.2.3焦距
]I6 J7A[ 3.2.4节点、节面
lNv|M)I 3.3理想光学系统物像间的解析关系
9jGu}Vo 3.3.1决定光学系统物像共轭点位置的基本公式
8xMX 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
dQG=G%W 3.3.3理想光学系统的诸放大率及其相互关系
,/U6[P_C5 3.3.4光束的会聚度与光学系统的光焦度、屈光度
Ws12b$ 3.4理想光学系统的图解求像方法
>.D4co> 3.4.1 光线描迹图解法
G KeU%x 3.4.2直角坐标图解法
[<TrS/,)> 3.5理想光学系统的物像关系特性曲线
O33`+UV"W 3.5.1物像位置共轭特性曲线
4I(Xy]wm 3.5.2放大率特性曲线
H6gSO(U 3.6光学系统的基本类型
Kf-JcBsrT 3.6.1焦距f和f′具有相反符号的系统——第一型系统
$Z>'Jp 3.6.2焦距f和f′具有相同符号的系统——第二型系统
Y|/ 8up 3.7理想光学系统的组合
H0cA6I 3.8透镜
[.}oyz;}N 3.8.1单折射球面的基点、基面位置与焦距
V G~Vs@c( 3.8.2透镜(厚
透镜)的基点位置与焦距计算公式
'E.w=7z& 3.8.3薄透镜与薄透镜组
]JR +ayk7 3.9理想光学系统共轴多光组复合的实用方法
EBmt9S 3.9.1正切计算法
A_UjC` 3.9.2截距计算法
Z #m+ObHK1 3.10实际光学系统基点位置和焦距的计算
-%4,@
x` 3.10.1求像方基点位置与焦距——正向光路计算
t3^&;&[ 3.10.2求物方基点位置与焦距——反向光路计算
y~HP>~Oh 习题3
r@,2E6xn 思考题3
>KKMcTOYY 第4章矩阵方法在近轴光学中的应用
\.}c9*) 4.1共轴球面系统的作用矩阵
|gY^)9ei 4.1.1折射矩阵
E<*xx#p 4.1.2传递矩阵
J?$,c4;W2 4.1.3共轴球面系统的作用矩阵
n._-!
WI 4.2共轴球面系统的物像关系矩阵
_Bj":rzY 4.3矩阵方法在薄透镜系统中的应用
|vzl. ^"- 习题4
PmM3]xVzd 第5章平面元件与棱镜系统
-35;j'a 5.1平面折射与平行平板玻璃的成像性质
r,2g^K)6 5.1.1光线经过平面的折射
Uoix 5.1.2光线经平行平板玻璃的折射
>c}u>]D 5.1.3平行平板玻璃的“等效空气层”概念
)BfAw 5.2折射棱镜
YZJyk:H\ 5.3楔镜
Qe(:|q_ 5.4平面反射镜与平面镜系统
l}M!8:UzU 5.4.1平面镜的成像特性
a"u0Q5J 5.4.2平面镜的旋转效应
@9|hMo 5.4.3两面角镜的成像特性
_PR4`C* 5.5反射棱镜
8Xs8A. 5.5.1反射棱镜的基本概念
|
VDV<g5h 5.5.2反射棱镜的视场角
oe~b}: 5.5.3平面反射系统的转像规律分析
#A8sLkY 5.5.4反射棱镜的展开及其理论结构尺寸的计算
( &x['IR 5.5.5棱镜的偏差
6;5Ss?ep 5.6光学铰链
"5$B>S(Q 5.7矢量分析计算方法在平面镜系中的应用
Ny)X+2Ae 5.7.1矢量形式的反射定律
?!/kZM_ts 5.7.2矢量形式的折射定律
B4 }bVjs 5.7.3矢量绕定轴转动公式
IV)j1 5.8平面反射系统中物像关系的矩阵表示方法
{H'Y `+ 习题5
lU8Hd|@- 第6章眼睛与典型目视光学系统的工作原理
}\k"n{!" 6.1 眼睛
.(2ik5A%9 6.1.1眼睛的构造和主要光学常数
;i+#fQO7Q 6.1.2模型眼与简化眼
FJ?IUy 6 6.1.3眼睛的主要特性
\Y}8S/] 6.2放大镜和显微镜系统的工作原理
8, >P 6.2.1放大镜的工作原理
e\75:oQ 6.2.2显微镜的工作原理
<1M-Ro?5k 6.3 望远系统的工作原理
Ozf@6\/t 6.3.1望远系统的工作原理与主要性质
;gr9/Vl 6.3.2望远系统的视角放大率
r",GC] 6.3.3望远(镜)系统的基本类型
qJUK_6|3 6.4 目视光学仪器的视度调节
@U}1EC{A 6.5 理想光学系统的分辨率
Pk)1WK7E 习题6
GWip-wI 第7章光学系统中光束的限制
u\JNr}bL 7.1实际光学系统中的光阑及其作用
4H]L~^CD 7.2光学系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳
uM6+?A9@l 7.3视场光阑、窗以及渐晕的概念
m`r(p" 7.3.1视场光阑、入射窗和出射窗
t\ewHZG" 7.3.2渐晕
jo@J}`\Zt 7.4光阑设置的原则和几种典型系统光束限制的分析
N ZSSg2TX# 7.4.1光阑设置的原则
Xla~Yg 7.4.2几种典型光学系统的光阑设置与光束限制
8)I^ t81 7.5远心光路(焦阑光路)(米)
45>?o 7.5.1物方远心光路
<2qr}K{'A 7.5.2像方远心光路
|ZBI * 7.6场镜
lHX72s|V 7.7物空间在平面上成像的清晰深度——光学系统的景深
i~J'% a<Qp 7.7.1照相物镜的成像空间深度
Q]>.b%s[ 7.7.2望远系统的成像空间深度
N] sAji* 习题7
A3@6N( 第二篇光度学与色度学基础
czd~8WgOa 第8章光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算
D}/vLw :v 8.1光能与光度学的基本概念
um0N)&iY 8.1.1立体角的概念与计算
4{`{WI{ 8.1.2辐(射能)通量、光谱光视效率(视见函数)与光通量
ekCC5P! 8.1.3发光强度
TRq6NB 8.1.4(光)照度
@;RXLq/8 8.1.5光出射度
M/K5#8Arj 8.1.6(光)亮度
DR<9#RRD 8.1.7光度学各主要光度量名称、单位及其换算关系
vRO
_Q? 8.2光学系统中光通量与光亮度的传递
}pu27F)& 8.2.1光束在均匀透明的同种介质中的传播
@MCg%Afw 8.2.2光束在介质分界面折射、反射后,光亮度的变化规律
`W*U4?M 8.3光学系统中光能损失的计算
9q[oa5INd 8.3.1光学系统中光能损失的分析与计算
Dm<A
^u8 8.3.2光学系统透过率的计算
kPLxEwl 8.4像平面的照度
+; AZ+w]ZF 8.4.1轴上像点照度公式
TWFr
4- 8.4.2轴外像点的照度公式
Jg|XH
L) 8.5眼睛直接观察与通过仪器观察时像的主观亮度
,01"SWE 8.5.1眼睛直接观察物体时像的主观亮度
!Q0w\j h 8.5.2通过仪器观察时像的主观亮度
6,{$J 习题8
k+pr \d ~ 第9章色度学基础
`+Q%oj#FF 9.1颜色视觉与色度学的基本概念
N//KPh 9.1.1人眼的颜色视觉特性
'1s0D] 9.1.2颜色的分类与彩色的三特性
a!AA] 9.1.3颜色的混合与匹配
B_m8{44zM 9.2标准色度系统与色度计算
gSQJJxZ{? 9.2.1CIE1931-RGB色度系统
AkQ~k0i}b 9.2.2CIE1931标准色度系统
hZ 9.2.3CIE1964补充标准色度系统
V33T+P~j 9.2.4均匀色品图及均匀颜色空间
j#q-^h3H 9.2.5CIE标准施照体与标准
光源 @2 fg~2M1 9.2.6CIE色度计算举例
f=K]XTw~ 第三篇典型应用光学系统
5"O.,H} 第10章
望远镜与望远系统外形尺寸计算
W|63Ir67 10.1望远镜中的转像系统
x+@rg];m 10.1.1棱镜转像系统
,1o FPa{? 10.1.2透镜转像系统
uk<9&{ 10.2望远镜的变倍——可变放大率的望远镜
o:Sa,
!DK 10.2.1间断变倍望远系统
#'9HU2 10.2.2连续变倍望远系统
:! !at:> 10.3望远系统的调焦方式内调焦望远镜
?+}_1x` 10.3.1外调焦系统
YglmX"fLf 10.3.2内调焦系统——内调焦望远镜
2!=f hN 10.4光学测距原理与系统
O[JL+g4
10.4.1单眼(合像)测距仪
I(BQ34q 10.4.2双眼体视测距仪
4u})+2W 10.5望远(镜)系统的光学性能与主要技术要求
{[?(9u7R 10.5.1分辨率α
(M.&^w;`, 10.5.2视放大率г
%aVq+kC h 10.5.3视场角2ω
i6Emhji 10.5.4出瞳直径D′
\n|EM@=eE 10.5.5出瞳距离lZ′
5uj?#)N 10.6望远系统的物镜和目镜
H]Z$OpI 10.6.1望远物镜的光学特性和类型
4)urU7[ &) 10.6.2望远系统目镜的特点及常用类型
8>in_h9 10.7望远系统的外形尺寸计算
Trz@~d/[,n 10.7.1光学系统外形尺寸计算的主要任务与内容
+*/Zu`kzX 10.7.2望远系统的外形尺寸计算举例
#fn)k1 10.8 光学天文望远镜的发展与LAMOST的创新
<k'h:KB?` 10.8.1光学天文望远镜的简要发展历程
p]2128kqx 10.8.2大天区面积多目标
光纤光谱天文望远镜(LAMOST)
R|87%&6'] 第11章显微镜
*d4eK+U$5 11.1概述
LIF7/$,0 11.2显微镜光学系统的基本组成与光学连接尺寸
:emiQ 11.2.1显微镜光学系统的基本组成
h^(*Tv-! 11.2.2显微镜的光学连接尺寸
dn$!& 11.3显微镜的光学特性与主要光学性能指标
Gm^U;u}=f 11.3.1显微镜的光束限制结构特点
|~mOfuQb
11.3.2显微镜的视场光阑和视场
>$/>#e~ 11.3.3显微镜的分辨率
N]=q|D 11.3.4显微镜的放大倍率及适用放大倍率
,w:U#r~s" 11.3.5显微镜的成像深度(景深)
HJ[c M6$2 11.4显微镜的物镜和目镜
XW)lDiJl 11.4.1显微物镜
"CQa.% 11.4.2显微目镜
L2i_X@/ 11.5显微镜的
照明系统(米)
SP_75BJ 11.5.1对照明系统的要求
F8,RXlGfA[ 11.5.2主要的照明方式与照明系统
j[J-f@F \Y 第12章照相与投影系统
i#Bf"W{F 12.1照相机的工作原理
YWO)HsjP 12.2照相物镜的主要性能与基本类型
">,|V-H 12.2.1照相物镜的主要性能
A&Usddcp 12.2.2照相物镜的基本类型
9`X\6s 12.2.3变焦距照相物镜(*)
?_9 12.3 照相机的分类和基本结构
2E)-M9ds 12.3.1照相机的分类
ZI}F om< 12.3.2传统胶片式单反照相机的基本结构
]dmrkZz: 12.3.3数码照相机的原理、主要性能
参数及特点
~1AgD-:Jz 12.4放映投影系统的工作原理及其类别
\aUC(K~o\; 12.5投影系统与投影物镜的主要光学性能参数
By",rD- r 12.6微显示投影机(★)
$AjHbU.I{ 第13章纤维光学与光纤传像系统
:g=qz~2Xk 13.1阶跃光纤的传光机理与主要性能参数
.|>3k'<l 13.1.1阶跃光纤中光波传播规律分析——表面波机理
goOCu 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
Nv}=L
: E 13.2阶跃多模光纤与单模光纤
' ;FnIZ 13.2.1阶跃多模光纤传输的模式与归一化波导常数V
DGn;m\B 13.2.2单模光纤
Eib5 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
a;qryUyG 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
+RM SA^ 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
-[9JJ/7y
13.3.3自聚焦透镜的成像规律——近轴成像
Q}K"24`= 13.4无源光纤传像原理、器件与系统
G3vxjD<DMW 13.4.1光纤传像束的传像机理与主要性能指标
P90yI 13.4.2光纤传像系统(光纤望远系统,光纤内窥镜)
'ud{m[| 第四篇 光学系统的像质评价与应用ZEMAX
li'YDtMKCY 软件进行光学设计的基本方法
$)ijN^hV 第14章光学系统的像质评价
o!Ieb 14.1用几何像差表征光学系统像质的基本概念与方法
6"5A%{J 14.1.1轴上点的光束结构与像差
gpvYb7Of0 14.1.2轴外点的子午与弧矢光束结构与像差表示
:vqgGKml$ 14.1.3垂轴几何像差
Ls$D$/:q? 14.2几何点列图的像质评价方法
"R1NG?;q 14.3光学系统成像质量的波像差表示与瑞利判据
K6/Q}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
)D5"ap]fX 14.5光学传递函数评价像质的基本概念
u=?.}Pj 14.6典型光学系统成像质量评价与指标
5z8d}
I 14.6.1望远镜与显微镜成像质量评价
Fg5kX 14.6.2照相系统与摄影物镜像质评价
.B]MpmpK 14.7ZEMAX中的像质评价方法
(ybI\UI 第15章应用ZEMAX的光学自动设计原理与方法
n,V[eW#m'L 15.1光学自动设计基本概念
j@U]'5EVB 15.1.1光学自动设计基本原理
d *|Y
o 15.1.2阻尼最小二乘法
r4XK{KHn 15.1.3评价函数的构成与权因子
Is)u } 15.2ZEMAX评价函数
Hz1%x 15.2.1ZEMAX评价函数的构建
+\c5]` 15.2.2ZEMAX评价函数中的操作符
mAj?>;R2$2 15.2.3默认评价函数
j_!F*yul 15.3常用几何像差控制在评价函数中的实现
7uS~MW 15.3.1ZEMAX中内建几何像差控制符与特点
.
y-D16V 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
~ Ei $nV 15.4利用ZEMAX像质优化与设计举例
o WrKM 15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
XSe=sHEI 15.4.2光路中有棱镜的望远物镜设计
h-#6av: 15.4.3显微物镜设计
qo90t{|c 15.4.4目镜设计
mPtZO*Fc 15.4.5变焦物镜设计
,.83m%i 参考文献