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第1章 几何光学成象 1

常用符号表 1

第1篇 几何光学 1

1.1 基本定律 1

1.2 全反射 1

1.3 费马原理 2

1.4 马吕斯定律 2

1.5 程函 2

2 理想成象 3

2.1 几何光学的几个常用的基本概念 3

2.2 几何光学中常用量的符号规则 5

2.3 单个折射球面和共轴球面系统在近轴区域的成象 5

2.4 理想光学系统 5

2.5 透镜 6

2.6 光组组合 6

2.7 近轴矩阵光学 7

参考文献 8

第2章 光学系统中的光阑 9

常用符号表 9

1. 光学系统中的光阑 9

2. 孔径光阑、入射光瞳、出射光瞳和主光线 9

4. 渐晕 10

3. 视场光阑、入射窗和出射窗 10

4.1 渐晕的量度与计算 10

2.1 孔径光阑位置的确定 10

2.2 孔径光阑大小的确定 10

1. 光线传播的基本规律 11

4.2 不宜渐晕情况 11

5. 景深 11

6. 远心光路 12

6.1 物方远心光路 12

6.2 象方远心光路 12

7. 光学系统瞳窗转接 12

8. 消杂光光阑 13

参考文献 14

1. 光路计算基本公式 15

1.1 基本公式组 15

第3章 光线的光路计算 15

常用符号表 15

1.2 入射光瞳位置的计算 21

2. 球面系统的空间光线计算 23

3. 旋转轴对称非球面的空间光线计算 23

4. 柱面的空间光线计算 25

5. 光学系统的瞳形计算 25

5.1 无渐晕时入瞳形状计算 25

6. 坐标变换 26

5.3 根据线渐晕系数计算瞳点坐标 26

5.2 根据给定的通光口径计算渐晕瞳形 26

参考文献 27

第4章 象差理论及计算 28

常用符号表 28

1. 实际几何象差计算 28

1.1. 单色几何象差计算 28

1.2 色差 28

1.3 实际几何象差分布及曲线 28

2.2 特殊情况初级几何差分布系数 38

2.4 初级象差系数和入瞳位置的关系 38

2.3 初级象差与孔径角u和半视场角ω及集中f＇之间的关系 38

2.1 初级几何象差及其分布系数 38

2. 初级(三级)几何象差 38

3. 实际几何象差级数展开式 41

4. 波象差计算 42

4.1 波象差的一般表示式 42

4.2 初级波象差表示式 44

4.3 初级波色差一般表示式 44

4.4 轴向波色差 44

4.5 轴外波色差 44

5. 几何象差与波象差的关系 44

5.1 波象差与球差的关系 44

6. 最佳象面与离焦 45

5.5 轴外波色差与初级倍率色差之间的关系 45

7. PW形式初级象差公式 45

5.3 参考点移动产生的波象差 45

5.2 轴外点波象差与垂轴象差之间的关系 45

5.4 轴向波色差与初级位置色差之间的关系 45

7.1 薄透镜系统初级象差的PW表示式 46

7.2 由PW求薄透镜系统的初始解过程 46

7.3 薄透镜系统的基本象差参量 46

8. 由初级象差确定光学系统的结构参数 47

8.1 双胶合薄透镜和单透镜 47

8.2 双分离物镜 54

8.4 无光焦度薄透镜组 55

8.5 两组定焦距薄透镜 55

8.3 三片式薄透镜组 55

3.2 颜色测量及仪器 57

3.3 荧光材料的色测量 57

4. CIE白度评价简介 57

4.1 白度及其特点 57

4.2 CIE白度评价公式 57

5. 颜色立体 57

5.1 色立体和色卡图册 57

5.2 孟塞尔色卡图册 57

5.3 孟塞尔明度、彩度和色调 57

3. 颜色测量和测量仪器 57

3.1 颜色测量 57

参考文献 58

8.6 厚透镜 58

3.4 放映、电化教学灯泡 63

3.5 脉冲灯 64

3.6 真空紫外光源 64

3.7 固体光源 64

4.5 微微秒脉冲激光器 65

4. 激光光源 65

4.2 固体激光器 65

4.3 染料激光器 65

4.4 半导体激光器 65

4.1 气体激光器 65

参考文献 65

3.4 气溶胶消光 67

3.5 斜程衰减 67

4.大气折射 68

4.1 空气折射率 68

4.2 大气折射 68

5. 湍流效应 68

5.1 大气湍流 68

5.2 光波的湍流效应 68

6. 背景辐射 68

6.1 散射和反射的背景辐射 69

9. 同轴非球面的初级象差理论 133

参考文献 134

10. 同轴柱面望远系统的初级象差 134

1.1 径向梯度折射率 135

1. 梯度折射率介质中的光线追迹 135

常用符号表 135

第5章 梯度折射率光学 135

1.2 轴向梯度折射率 137

1.4 球面梯度折射率 139

1.3 层状梯度折射率 139

2. 梯度折射率透镜的象差 140

3. 梯度折射率透镜系统设计 142

3.1 径向梯度介质棒的几何光学 142

3.2 梯度折射率系统设计 143

参考文献 144

第6章 电子光学 146

常用符号表 146

1 概述 147

2 自由电子 147

2.1 自由电子的动能与速度 147

2.2 电子在电磁场中的偏转 150

3. 电子光学中的静电场和静磁场 153

3.1 拉普拉斯微分方程 153

3.2 施转对称场的幂级数展开 154

3.3 电磁场的数值计算方法 154

4. 带电粒子轨迹的计算 156

4.1 根据折射定律求轨迹 156

4.2 由电子轨迹方程求轨迹 158

5. 电子透镜的一般光学性质 158

5.1 光学参量的定义 158

5.2 透镜成象公式 160

5.3 阿贝正弦条件和亥姆霍茨定律 161

6. 电子透镜的象差 161

6.1 球差 161

6.2 色差 161

6.3 轴上象散焦距差 163

6.4 物距和象距都不为无穷远(有限放大率)时的象差系数 164

7. 电子透镜的光学参量值 164

7.1 静电单电位透镜 164

7.2 短线圈弱磁透镜 165

7.3 带铁壳及极靴的磁透镜及其轴上杨分布 165

7.5 对称磁透镜光学参量数据 168

7.4 弱(薄)透镜与强(厚)透镜的焦距和焦点位置 168

7.6 对称磁透镜光学参量的计算公式 202

7.7 对称和不对称透镜光学参量曲线 205

参考文献 211

常用符号表 213

1. 自由离子 213

1.1 离子动能 213

1.2 离子速度 213

第7章 离子光学 213

1.4 离子波长 214

1.3 离子飞行时间 214

3.2 离子在扇形圆柱静电场中的运动 216

3.1 离子在均匀扇形磁场中的运动 216

3. 离子光学轴的性质 216

2. 离子光学的场分布和运动方程 216

4.2 扇形柱面电场的一级方向聚焦条件、象放大系数和速度色散系数 217

4.1 扇形磁场的一级方向聚焦条件，象放大系数、质量色散和速度色散系数 217

4. 近轴离子轨迹的一级性质 217

4.3 双聚焦条件 218

4.4 离子光学系统的理论分辨本领 218

5. 离子光学系统的轨迹和象差 218

5.1 扇形圆柱静电场系统的象差 218

5.2 扇形均匀磁场系统的象差 218

5.3 双聚焦质谱计离子光学系统的象差 220

5.4 双焦聚离子光学系统的(松田久)象宽 221

5.5 圆柱电容器静电场中的二级离子轨迹和象差 221

5.6 环形电容器静电场中的二级离子轨迹和象差 222

5.7 扇形均匀磁场中的二级离子轨迹和象差 223

6. 典型离子光学系统 224

6.1 一级全质量双聚焦质谱仪--马-赫型 224

6.2 改进的尼尔-约塌逊型离子光学系统 224

6.3 二级完全双聚焦离子光学系统 224

6.4 二级完全双聚焦离子光学系统 225

6.5 二级质谱仪离子光学系统 227

6.7 具有双扇形静电场、静电四极透镜和磁场的双聚焦质谱计的离子光学系统 227

6.8 以平行板电容器为静电场、两个四极透镜和磁场组成的双聚焦离子光学系统 227

6.6 考虑到边缘场的完全二级双聚焦系统--(松田久)型 227

6.10 具有大质量色散小象差系数的单聚焦离子光学系统 230

6.9 具有弯曲边界的单聚焦磁扇形场离子光学系统 230

6.11 静电四极透镜和磁场组合的单聚焦离子光学系统 231

参考文献 232

常用符号表 233

第1章 光的电磁理论 233

1.1 麦克斯韦方程组 233

第2篇 物理光学 233

1. 电磁场和电磁波 233

1.4 波动方程、光速 234

1.2 物质方程 234

1.3 边界条件 234

1.5 电磁波谱 235

2. 电磁波的传播 235

2.1 标量波 235

2.2 矢量波 237

3. 光在二透明介质分界面上的反射和折射 239

3.1 菲涅耳公式 239

3.2 反射率和透过率 240

3.3 反射和折射产生的偏振 240

4. 全反射 241

参考文献 243

第2章 光的干涉 244

常用符号表 244

1. 双光速干涉(波前分割) 244

1.1 杨氏干涉典型装置 244

1.2 可见度与相干度 246

1.3 光源单色性、相干长度、时间相干性 248

1.4 光源的临界宽度、空间相干性 249

1.5 应用于测量光程差、测量光源的角幅度 250

2. 驻波 251

3.2 薄膜产生的条纹 252

3.1 平行平板产生的干涉 252

3. 双光束干涉(振幅分割) 252

3.3 条纹的定域 253

3.5 双光束干涉研究光谱线的精细结构 254

3.4 迈克尔逊干涉仪 254

4. 多光束干涉 255

4.1 多次反射光的干涉 255

4.2 法布里-珀罗干涉仪 256

4.3 干涉在薄膜光学中的应用 259

4.4 干涉滤光片 263

参考文献 264

第3章 光的衍射 265

常用符号表 265

1. 惠更斯-菲涅耳原理 265

2. 菲涅耳衍射 265

2.1 菲涅耳积分、科纽蜷线 265

2.2 直边衍射 269

3. 波带法与波带卡 270

3.1 波带法 270

3.2 波带片 270

3.3 全息波带片 270

4. 基尔霍夫衍射理论 271

4.1 菲涅耳-基尔霍夫衍射公式 271

4.2 亥姆霍兹互易定理 271

4.3 巴比涅原理 271

5. 夫琅和费衍射 272

5.1 单缝衍射 272

5.2 矩孔衍射 273

5.3 圆孔衍射 274

5.4 其它形状的开孔衍射 275

6. 衍射光栅 277

6.1 双缝衍射 277

6.2 光栅衍射 278

6.3 光栅的特性 278

6.4 闪耀光栅 280

6.5 阶梯光栅 280

7. 衍射成象理论 281

7.1 相干照明的阿贝成象理论 281

7.2 泽尼克相衬法 282

7.3 非相干照明成象理论 282

7.4 部分相干成象理论 283

参考文献 283

第4章 光的偏振 284

常用符号表 284

1. 偏振光的数学描述 285

1.1 完全偏振光的几何描述 285

1.2 (线)琼斯向量 285

1.3 复数表示法 285

1.4 邦加球 286

1.5 j圆 286

1.6 相干矩阵 287

1.7 斯托克斯向量 287

1.8 基态问题 288

1.9 换算公式 289

2.1 琼斯计算法 290

1.10 正交偏振态 290

2. 琼斯计算法和穆勒计算法 290

2.3 穆勒矩阵和线琼斯矩阵间的换算 291

2.2 穆勒计算法 291

3. 偏振光学系统的传递特性 292

3.1 非退偏振光学系统的各种传递函数 292

3.2 偏振光学系统透过率的计算 292

4.1 延迟器与旋光器 293

4. 偏振元件的琼斯矩阵和穆勒矩阵 293

5.1 经过延迟器后定出射光椭圆偏振态的确定 294

5. 帮加球法加j圆法确定出射光的椭圆偏振态 294

4.3 各向同性媒质界面上反射时的琼斯矩阵 294

4.2 偏振器和退偏振器 294

5.2 理想偏振器透过率的计算 297

6. 对于吸收媒质的非涅耳公式 298

7. 旋光性 299

参考文献 300

常用符号表 301

第5章 高斯光束传播 301

1. 自由空间的高斯光束 302

2. 光束半宽度、波前曲率半径、轴上位相 303

3.1 高斯光束经透镜的变换 304

3. 高斯光束经透镜的折射 304

3.2 高斯光束的匹配 306

3.3 圆图法 308

4.1 光线矩阵 308

4. 高斯光束经光学系统的变换 308

4.2 ABCD定律 310

参考文献 311

1.1 全息的记录和再现过程的基本公式 312

1. 全息图的记录介质 312

常用符号表 312

第6章 全息术 312

1.2 全息过程基本物理量的概念和单位 313

1.4 常用的记录介质 314

1.3 全息图按记录介质特性分类 314

2. 全息图的基本类型 315

1.5 全息图的理论衍射效率 315

2.1 菲涅耳全息图 315

2.2 象全息图 317

2.3 傅里叶变换全息图 317

2.5 体积全息图 318

2.4 无透镜傅里叶变换全息图 318

3.2 记录系统 319

3.1 光源 319

3. 全息实验条件 319

4.1 全息显示 320

4. 全息术的应用 320

4.2 全息干涉计量 324

4.3 全息显微术 326

4.4 全息信息存储 328

4.5 特征识别 329

4.6 全息消模糊 330

4.7 全息彩色编码 330

4.8 白光全息术及其应用 332

4.9 计算全息图及其应用 336

参考文献 336

第7章 散斑 337

常用符号表 337

1. 散斑的基本性质 337

1.1 散斑的形成 337

1.2 散斑的尺寸 338

1.3 相关性、变换和成象 338

1.4 散斑的运动规律 339

2. 散斑干涉术 339

2.1 单光束干涉 339

2.2 双光束干涉 340

2.3 剪切干涉 340

3. 散斑的应用 340

3.1 位移和变形的测量 340

3.4 透镜检验和视力检查 341

3.3 粗糙度和感光材料粒度的测量 341

3.2 振动分析 341

参考文献 342

3.5 图形的比较(图象相减) 342

3.6 天文散斑 343

1.4 叠加积分及卷积 344

1.3 不变性及线性不变性系统 344

1.2 脉冲响应 344

1.1 线性系统 344

1. 基本概念 344

常用符号表 344

第8章 傅里叶光学 344

1.6 传递函数 345

1.5 傅里叶分析(傅里叶频谱分析) 345

2. 单色光波复振幅的傅里叶分解及其空间频率的物理意义 345

2.1 沿空间任一方向传播的单色平面波在XY平面上的复振幅分布 345

2.2 任一复振幅分布的傅里叶分解 347

3. 球面波衍射理论与平面波衍射理论 347

4. 菲涅耳衍射与夫琅和费衍射的计算公式 348

5. 傅里叶变换在衍射计算中的应用 349

5.1 傅里叶变换定理及其在夫琅和费衍射计算中的应用 349

5.2 一些常用函数的傅里叶变换 351

5.3 一些光学衍射问题的计算结果 353

6. 透镜的傅里叶变换性质 357

6.1 透镜是一个空间位相变换器(调制器) 357

6.2 透镜的傅里叶变换性质 357

7. 光学成象系统的频谱分析 359

7.1 衍射受限的相干及非相干成象系统 359

7.2 相干及非相干成象系统的频谱分析--相干传递函数CTF及光学传递函数OTF 362

参考文献 365

第9章 晶体光学 366

常用符号表 366

1. 光在晶体中的传播和对偶定则 366

2. 晶体的二阶示性曲面 368

2.1 波法线椭球和光线椭球 368

2.2 折射率面 369

2.3 波法线面和光线面 369

3. 单轴晶体与双轴晶体 369

3.1 单轴晶体 369

3.2 双轴晶体及其锥光折射 370

3.3 晶体的折射率 371

4 晶体界面上的双折射 375

4.1 在晶体界面上光波的折、反射定律 375

4.2 晶体中的光路 376

5.1 晶片在平行偏振光下的干涉 377

5. 晶片在正交或平行偏振镜下的干涉现象 377

6.1 普克尔效应和克尔效应 378

6. 晶体的电光效应和弹光效应 378

5.2 锥光干涉图 378

6.2 弹光效应 380

参考文献 382

第10章 光的散射 383

常用符号表 383

1. 瑞利散射 383

1.1 气体中由分子密度涨落引起的光散射 383

1.2 气体中由分子偶极矩涨落引起的光散射 384

1.3 液体中的光散射 384

3. 光在混浊介质中的散射 385

2. 光在溶液中的散射 385

3.1 小粒子散射 385

3.2 瑞利-甘斯藏身 385

3.3 米氏理论 386

4. 光在高聚物薄膜中的散射 386

5. 非弹性散射--喇曼散射、布里渊散射 387

5.1 概述 387

5.2 喇曼散射 388

5.3 布里渊散射 389

参考文献 392

2. 分子的极化率 393

1. 分子光学的对象 393

常用符号表 393

第11 章 分子光学 393

3. 分子折射率 394

4. 分子的辐射和吸收 395

4.1 经典的振子模型 395

4.2 量子力学的结果 396

5. 分子的色散 396

6.2 感应偶极子的散射 397

6. 分子的散射 397

6.1 概述 397

6.3 喇曼散射 398

6.4 布里渊散射 400

7. 极化率的各向异性 400

8. 天然旋光性 400

9.2 法拉弟效应 401

9. 在外场中分子的光学性质 401

9.1 克尔效应 401

9.3 科董-莫顿效应 401

参考文献 402

第12章 光谱学 403

常用符号表 403

1. 原子光谱学 403

1.1 氢原子光谱和玻耳氢原子模型 403

1.2 原子光谱的量子力学理论 404

1.3 塞曼效应 405

1.4 应用原子光谱学 406

2. 分子光谱仪 407

2.1 分子转动光谱 407

2.2 分子振动光谱 409

2.3 分子的电子光谱 410

2.4 喇曼散射效应 410

2.5 分子荧光光谱 412

3. 激光光谱学 412

3.1 线性激光光谱学 412

3.2 非线性激光光谱学 412

4. 各种谱线的波长、发射源及其相对强度 413

参考文献 417

第1章 激光 419

第3篇 近代光学 419

常用符号表 419

2. 光学谐振腔理论 420

1.2 工作原理 420

1.1 激光器的组成部分 420

1. 激光工作原理 420

2.2 谐振腔的几何理论 421

2.1 谐振腔的特点和基本参量 421

2.3 谐振腔的衍射理论 423

3.1 速率方程理论 425

3. 激光辐射动力学 425

3.2 半经典理论简介 428

参考文献 428

第2章 非线性光学 429

常用符号表 429

1. 概述 429

2. 二次谐波的产生 430

4. 光束的自聚焦 432

3. 参量振荡和频率上转换 432

5. 受激喇曼散射和布里渊散射 433

6. 非线性光学过程的分类 434

参考文献 435

第3章 集成光学 437

常用符号表 437

1. 介质波导理论 437

1.1 平板波导的模式 438

1.2 相移 438

1.3 古斯--汉欣位移 439

1.4 波导有效厚度 439

1.5 平板波导的波动方程和场分布 439

1.6 平板波导的模方程和截止方程 441

1.7 渐变折射率平面波导的模方程和截止方程 441

1.9 条载波导的模方程 444

1.8 矩形波导的模方程 444

1.10 各种波导的色散曲线 445

2.2 光波导的形状 450

2.3 材料和制备工艺 450

2.1 光波导材料的要求 450

3. 光波导参数测量 452

3.1 光波导膜厚和折射率测量 452

3.2 折射率分布的测定 453

3.3 光波导损耗测量 453

4.1 耦合器 454

4. 光波导器件 454

4.2 薄厚激光器 455

4.3 探测器 456

4.4 薄膜调制、开关和转偏器 456

4.5 波导透镜 457

4.6 光学双稳态器件 458

4.7 模--数转换器 458

参考文献 458

第4章 纤维光学 460

常用符号表 460

1. 光导纤维 460

1.1 光纤传光传象原理 460

1.2 光导纤维的主要特性 460

1.3 光导纤维的制作 462

1.4 几种特殊光导纤维 464

2. 光学纤维传输线 465

2.1 光纤的光线理论分析 466

2.2 光纤的波动理论分析 467

2.3 光纤的制法 469

2.4 光纤的损耗 470

2.5 光纤的传输带宽 471

3.2 光强调制型的光纤传感器 472

3. 光纤传感器 472

3.1 光纤传感器的基本原理 472

3.3 相位干涉型光纤传感器 473

3.4 偏振态型光纤传感器 475

参考文献 476

第5章 统计光学 477

常用符号表 477

1. 随机变量与随机过程 478

1.1 随机变量 478

1.2 随机过程 482

1.3 解析信号及光场相干性统计参数 483

2.1 热光 484

2. 光场的统计性质 484

2.2 激光 486

3.1 透过薄随机屏成象 487

3. 物体通过随机不均匀介质成象 487

3.2 透过大气层成象 489

4.1 光子计数统计 491

4. 光探测过程的统计特性 491

4.2 弱光干涉测量 493

参考文献 495

第6章 自适应光学技术 496

常用符号表 496

1. 概述 496

2. 动态波前测量 497

2.1 动态波前测量的特点 497

2.2 波前斜率测量 498

2.3 多元高频振动法 501

3. 波前校正器 502

3.1 分类 502

3.2 主要性能要求 503

3.3 致动器 505

4. 系统设计问题 506

4.1 系统主要参数的确定 506

4.2 误差和噪声 507

4.3 影响系统工作的一些因素 509

参考文献 509

第4篇 光度 色度 光源 511

第1章 辐射度学和光度学 511

常用符号表 511

1. 概述 511

2. 量和单位 512

2.1 基本量 512

2.2 常数量 512

2.3 光和辐射的联系量 512

2.4 辐射的空间特性量 512

2.5 光度的空间特性量 512

2.6 时间特性量 512

2.7 材料特性量 512

2.8 光源特性量 513

2.9 辐射度学、光度学的计量单位及其相互表示和换算 513

3.2 维恩位移定律 517

3.1 普朗克定律 517

3. 基本定律和公式 517

3.6 发光面的余弦法则--朗白定律 518

3.8 光亮度公式 518

3.5 照度的余弦法则--布给定律 518

3.4 平方反比定律 518

3.3 斯？藩--玻耳兹曼定律 518

3.7 光和辐射的关系式 518

3.9 叠加原理 519

3.11 塔耳玻特定律 519

3.12 特殊发光体的光照度公式 519

4. 光辐射量的一些常用数据 519

3.10 互易原理 519

5. 计量标准 532

5.1 绝对接收器 532

5.2 绝对辐射源 533

5.3 发光强度标准 535

5.4 光通量标准 536

5.5 分布温度和色温度标准 538

5.6 光密度标准 540

5.8 光谱辐射标准 541

5.7 光照度和光亮度标准 541

5.9 紫外辐射标准 543

5.10 连接激光功率标准 544

5.11 脉冲激光能量标准 545

6.2 光度计 546

6.1 光度标准灯 546

6. 测试仪器 546

6.3 积分球 547

6.5 色温计 548

6.4 光照度计 548

6.7 光谱光度计 549

6.6 光亮度计 549

6.8 光谱辐射计 550

6.9 变角光度计 550

6.10 辐射计和激光功率计 551

6.11 激光能量计 552

参考文献 553

1. 色觉及颜色性质 555

1.1 色觉及颜色 555

第2章 色度学 555

常用符号表 555

1.3 颜色的混合、加色法和减色法 556

1.2 颜色分类及性质 556

2. CIE标准表色系统 557

2.2 CIE1931-XYZ表色系 557

2.1 CIE1931-RGB 基础表色系 557

2.4 CIE1976均匀色品标尺图 561

2.3 CIE1964补充表色系 561

2.6 CIE三刺激值和色品坐标的计算 562

2.5 CIE1976均匀色空间和色差公式 562

常用符号表 582

第3章 光源 582

1. 自然光源 583

1.1 太阳光 583

1.2 月亮、行星 584

2.3 白炽灯的种类 586

2.1 辐射特性 586

2. 白炽灯 586

2.2 灯丝形状和泡壳外形 586

3.1 光学仪器灯泡 616

3. 气体放电光源 616

3.2 照明灯泡 624

3.3 氖灯 635

第5篇 光学介质和各类光学部件 659

第1章 大气光学性质 659

常用符号表 659

1. 概述 660

2.3 大气气溶胶 661

2.2 标准大气 661

2.1 大气气体成分 661

2. 大气模式 661

3.1 辐射传输的基本定律 665

3. 大气衰减 665

3.2 分子吸收 667

3.3 分子散射 674

6.2 地一气系统的自发背景辐射 692

6.3 下垫面的反照率 692

参考文献 694

1.1 海洋光学中的基本辐射度量 696

1. 海洋的光学性质 696

常用符号表 696

第2章 海洋光学 696

1.2 海水固有光学性质 697

1.3 海洋表观光学性质 700

2. 海洋中的辐射传递 702

2.1 海洋辐射传递的基本问题 702

2.2 两流辐射传递理论 702

2.3 海洋辐射传递的辐亮度传递过程 705

2.4 海面向上辐射 706

3. 水中能风度 707

3.1 引言 707

3.2 水中对比度传输 708

4.2 现场测量 709

4.3 海洋水体的OTF与PSF的关系 709

4.1 定义 709

4. 海洋水体光学传递函数 709

4.4 水中图象系统 710

参考文献 711

第3章 光学材料 712

常用符号表 712

1. 概述 712

2. 无色光学玻璃 712

2.1 各牌号玻璃性质及成分 713

2.2 质量指标，类别和级别 743

3. 有色光学玻璃 745

3.1 有色玻璃牌号及性能 745

3.2 有色玻璃牌号与国外牌号对照 757

4.1 光学石英玻璃 759

4. 其它光技术用玻璃 759

4.2 透气玻璃TQl 761

4.3 乳白玻璃 762

4.4 激光玻璃 762

5. 光学晶体 763

5.1 光学晶体的一些性质 763

5.2 主要电光、声光晶体及其性质 775

6. 光学塑料 777

6.1 常用典型的光学塑料 777

6.2 航空有机玻璃 779

参考文献 781

第4章 光学零部件 782

常用符号表 782

1. 菲涅尔透镜 782

1.1 菲涅耳透镜的原理及类型 782

1.2 菲涅耳透镜的象差 783

1.3 菲涅耳透镜设计 786

2. 全息透镜 788

2.1 全息透镜的制作 788

2.2 全息透镜的理想成象位置 789

2.3 全息透镜的焦距和放大率 790

2.4 全息透镜的象差 791

2.5 全息透镜的应用 791

3. 梯度折射率透境 792

4. 网格透镜 792

4.1 球面网格透镜 792

4.2 柱面网格透镜 793

4.3 圆柱自聚焦光纤网格透镜 793

4.4 锥形自聚焦光纤网格透镜 795

5. 反射镜 795

5.1 平面反射镜 795

5.4 非球面反射镜 796

5.3 球面反射镜 796

5.2 平面反射镜系 796

6. 反射棱镜 797

6.1 反射棱镜的基本定义 797

6.2 反射棱镜的分类及符号 797

6.3 反射棱镜的外形尺寸计算 798

6.4 反射棱镜两面角计算 798

6.5 反射棱镜的视场角 799

6.6 反射棱镜的初级象差系数 799

6.7 反射棱镜的误差 799

6.8 反射棱镜表 803

6.9 反射棱镜应用实例 813

6.10 反射多面棱镜(多面体) 816

7. 折射棱镜 816

7.1 折射棱镜的性质及主要计算公式 816

7.2 折射棱镜组 817

8. 光楔和补偿器 818

8.1 使用在平行光路中的补偿器 819

8.2 使用在会聚光路中的补偿器 819

8.3 使用在焦面上的旋转光楔 821

9. 偏振棱镜 821

10 滤光片 822

10.1 按其作用分类 822

10.2 按制造工艺分类 822

10.3 滤光镜的其他要求 823

11. 场镜、分划板及标尺 823

11.1 场镜 823

11.2 分划板 824

11.3 标尺 826

12. 保护玻璃 826

12.4 照明窗及观察窗玻璃 827

12.3 保护光学零件表面的保护玻璃 827

12.1 密封性保护玻璃 827

12.2 抗压力保护玻璃 827

12.5 导电加热的保护玻璃 828

12.6 盖玻片 829

13. 光束分割器 829

13.1 中性分光元件 829

13.2 分色元件 830

15. 光栅 831

15.1 光栅的形式 831

14.1 透射式投影屏 831

14.2 反射式投影屏 831

14. 投影屏 831

15.2 衍射光栅的性能 834

15.3 衍射光栅的选择 834

15.4 衍射光栅的制造 836

15.5 计量光栅的应用 837

16.2 循环码及其转换 840

16. 光学码盘及编码器 840

16.1 基本概念 840

16.3 精码、粗码和校正码 842

16.4 码盘的精度指标 842

16.5 码盘参数的选择 843

16.6 编码器 844

参考文献 845

第5章 光调制及偏转元件 847

常用符号表 847

1. 声光偏转器和声光调制器 847

1.1 声光器件的原理和结构 847

1.2 声光偏转器的指标 849

1.3 声光调制器 850

1.4 声光材料 850

2.2 电光调制器 851

2.1 电光效应 851

2. 电光调制器和偏转器 851

2.3 电光偏转器 853

3. 法拉第效应及磁光调制器 855

4. 振镜(检流计扫描器) 856

4.1 振镜的工作原理 856

4.2 振镜的计算公式与性能参数 857

4.3 闭环控制 858

5. 读出光学调制器(PROM) 859

6. 交流液晶光阀 860

参考文献 862

第6章 光电探测器件和光电成象器件 863

常用符号表 863

1. 真空光电发射器件 864

1.1 真空光电发射器件的基本参数 864

1.3 真空光电发射器件的基本类型 866

1.2 实用光电阴极 866

2. 固体光敏器件 870

2.1 固体光敏器件的基本参数 871

2.2 固体光敏器件的基本类型 871

3. 热敏器件 873

3.1 热敏电阻型器件 873

3.2 温差热偶(堆)型器件 873

3.3 热释电型器件 874

4. 象管 874

4.1 象管的基本参数 875

4.2 象管的电子光学系统 876

4.3 象管的基本类型 877

5. 电视摄象管 878

5.1 电视摄象管的基本参数 879

5.3 超正折摄象管和分流管 880

5.2 电子？和偏转系统 880

5.4 二次电子导电摄象管 881

5.5 光电导摄象管 881

5.6 硅电子倍增摄象管(SEM) 882

5.7 固体摄象管器件 882

5.8 微光电视摄象器件 883

参考文献 886

1.1 感光材料的分类表 888

1.2 常用摄影材料的分类 888

常用符号表 888

1 感光材料的分类及应用范围 888

第7章 摄影感光材料 888

1.3 技术摄影材料的分类 889

2. 银盐系统 890

2.1 感光材料的构造 890

2.2 感光材料的感光特性 891

2.3 显影、定影及水洗 893

2.4 银盐感光材料一览表 894

3. 非银盐系统 898

3.1 非银盐照相体系的分类 898

3.2 几种主要非银盐感光材料及用途 898

3.3 非银盐感光材料一览表 901

附录 904

1. 常用配方 904

2. 常用彩色配方 904

参考文献 905

第6篇 光学系统设计 907

第1章 象差自动平衡 907

常用符号表 907

1. 常用的几种价值函数 907

1.1 引导型价值函数 907

1.2 校正型价值函数 909

2. 常用的几种最优化方法 912

2.1 梯度法 912

2.2 阻尼最小二乘法 912

2.3 正交化法 913

2.4 适应法 913

3. 阻尼因子和权因子 915

3.1 阻尼因子的选取方法 915

3.2 权因子的选取方法 916

4. 边界条件处理 916

4.1 第一类边界条件处理 916

4.2 第二类边界条件处理 916

4.3 自动选玻璃方法 917

参考文献 917

1.1 几何描述 918

1. 光学系统成象 918

1.2 波动描述 918

常用符号表 918

第2章 象质评价 918

1.3 透镜成象 919

14. 定义 920

2. 衍射能量分布和质量判据 920

2.1 点象衍射能量分布 920

2.2 点分辨能力判据 922

2.3 斯特列尔判据 922

2.4 瑞利四分之一波长定则 924

2.5 最佳离焦 924

3. 几何能量分布与几何象差 926

3.1 点列图和几何象差方差 926

3.2 波象差与几何象差 927

3.3 几何特征 928

4. 光学传递函数 930

4.1 光学传递函数的定义和表示 930

4.2 光学传递函数的计算 931

4.3 几种特殊情况下的调制传递函数 932

4.4 多色光学传递函数 935

4.5 几何传递函数 935

5. 象差公差 936

5.1 几何象差公差 936

5.2 斯特列尔判据公差 936

5.3 低对比分辨能力判据公差 937

参考文献 937

1. 概述 938

第3章 光学系统参数的公差计算 938

常用符号表 938

2. 参数公差计算原理 939

2.1 参数灵敏度计算 939

2.2 松居法计算公差 939

2.3 松居法的改进 940

3. 参数公差的调整和产品质量预测 941

4.2 偏心误差初级象差理论 942

4. 偏心公差计算 942

4.1 透镜中心误差的定义和术语 942

4.3 偏心公差的计算 944

4.4 偏心公差的调整 944

5. 棱镜公差 944

5.1 棱面的面形误差 944

5.2 反射棱镜的角度误差 945

6. 局部误差 946

参考文献 947

第4章 望远系统设计 948

常用符号表 948

1. 望远系统的原理和性能 948

1.1 设计的基本步骤 948

1.2 光学性能的确定 948

2. 伽利略望远系统和开普勒望远系统 950

2.1 伽利略望远系统 950

2.2 开普勒望远系统 951

3. 内调焦望远系统 953

3.1 内调焦望远镜满足准距条件的公式 953

3.2 由三部分组成的内调焦望远镜物镜 955

4. 反射式和折反射式望远系统 957

4.1 反射式望远物镜 957

4.2 折反射式望远物镜 957

5. 透镜转象系统 958

5.1 对转象系统的要求 958

5.2 放大率βm=-1的双透镜组转象系统设计 958

参考文献 958

第5章 显微镜系统设计 959

常用符号表 959

1. 概述 959

1.1 常用公式 959

1.2 初级象差系数取值范围 960

2. 消色差物镜设计 961

1.3 显微物镜种类及对校正象差的要求 961

3. 复消色差物镜设计 964

4. 平场消色差物镜设计 967

5. 半复消色差物镜、平场半复消色差物镜及平场复消色差物镜性能概述 970

6. 长工作距离物镜设计 971

6.1 折射式长工作距离物镜设计 972

6.2 反射式及折射式长工作距离物镜设计 975

7. 典型结构参数 978

8. 显微镜聚光镜设计 978

8.1 透射式明场聚光镜类型及设计概述 978

8.2 透射式暗场聚光镜及设计概述 998

8.3 反射式暗场聚光镜及设计概述 1000

参考文献 1001

1.2 目镜的象差及校正方式 1002

1.1 观察目镜的特点和对于它的一般要求 1002

1. 观察目镜设计 1002

常用符号表 1002

第6章 目镜设计 1002

1.3 几种常用的目镜类型 1003

1.4 目镜的设计方法 1003

2. 摄影目镜 (或投影目镜)设计 1009

2.1 摄影正目镜 1009

2.2 摄影负目镜 1009

3. 典型结构参数 1009

参考文献 1016

第7章 照相物镜设计 1017

常用符号表 1017

1. 照相物镜的基本性能参数和象差要求 1017

1.1 照相物镜的基本性能参数 1017

2.2 对称型的不晕物镜和消象散物镜 1019

2.1 早期的简单风暴物镜 1019

2. 照相物镜的结构演变和分类 1019

1.2 照相物镜的象差要求 1019

2.3 petzval物镜及其演变 1021

2.4 三片物镜及其复杂化 1021

2.5 双高斯物镜及其复杂化 1022

2.6 远距物镜 1024

2.7 反远距物镜 1024

2.8 对称型广角和超广角物镜 1025

2.9 变焦距物镜 1026

2.10 折反射型物镜 1026

3. Petzval物镜的设计 1027

3.1 petzval物镜的设计方法 1027

3.2 Petzval物镜的实例 1029

4. 三片物镜的设计 1037

4.1 三片物镜的设计方法 1037

4.2 三片物镜的实例 1042

5. 双高斯物镜的设计 1051

5.1 对称型结构的象差特点及双高斯物镜的结构分析 1051

5.2 双高斯物镜的复杂化 1053

5.3 双高斯物镜的实例 1056

6. 制版物镜的设计 1070

6.1 制版物镜的基本性能和象差要求 1070

6.2 用初级象差求解初始结构 1070

6.3 象差平衡和厚透镜化 1073

6.4 制版物镜的实例 1074

7. 远距物镜的设计 1078

7.1 远距物镜的设计方法 1078

7.2 远距物镜的实例 1080

8. 反远距物镜的设计 1089

8.1 反远距物镜的高斯光学 1089

8.2 反远距物镜前组的结构型式和象差分析 1090

8.3 反远距物镜后组的结构型式和象差平衡 1091

8.4 反远距物镜中鼓形透镜的应用 1093

8.5 鱼眼物镜 1095

8.6 反远距物镜的实例 1096

9. 广角和超广角物镜的设计 1108

9.1 Topogon 物镜 1109

9.2 Pyccap 物镜 1109

9.3 广角和超广角物镜的实例 1110

10. 非球面在照相物镜中的应用 1117

10.1 非球面在照相物镜中的应用 1117

10.2 带有非球面的照相物镜的实例 1117

参考文献 1118

1. 概述 1119

2. 变焦距光学系统的高斯光学 1119

2.1 光学补偿高斯光学 1119

常用符号表 1119

第8章 变焦距光学系统设计 1119

2.2 机械补偿高斯光学 1129

3. 变焦距光学系统的初始解和象差平衡 1143

3.1 变焦距光学系统的初始解 1143

3.2 象差平衡 1148

4. 变焦距光学系统结构与参数 1149

4.1 16mm电影摄影变焦距物镜之一(正组补偿) 1149

4.2 16mm电影摄影变焦距物镜之二(负组补偿) 1151

4.3 内调焦双组联动电影摄影变焦距物镜 1155

4.4 6×彩色电视摄影变焦距物镜 1155

4.5 10×彩色电视摄影变焦距物镜 1158

4.6 35mm放映变焦距物镜 1160

4.7 变焦距望远物镜 1161

4.8 具有虚焦面的正焦距变倍目镜 1163

5. 调焦方法比较 1163

6. 凸轮曲线计算 1163

参考文献 1166

常用符号表 1167

1. 轴对称非球面 1167

1.1 非球面方程式 1167

1.2 实际光线的光路追踪 1167

第9章 非球面光学系统设计 1167

2. 非球面初级象差理论 1168

3. 用单个非球面校正系统球差 1168

3.1 单个非球面使无限远物点成理想象 1168

3.2 用非球面校正系统原有球差 1168

4. 用单个非球面校正系统象散 1170

4.1 对于无限远物体、要求校正象散 1170

4.2 用非球面校正原有象散 1170

5. 具体实例 1170

5.1 放大镜 1170

5.2 打靶透镜 1170

6. 非轴对称非球面 1171

5.3 天文望远镜中的R-C系统的设计 1171

5.4 菲涅耳透镜 1171

6.1 柱面透镜 1172

6.2 柱面望远镜 1172

6.3 轮胎镜 1172

参考文献 1172

第10章 使用激光器的光学系统设计 1173

常用符号表 1173

1. fθ透镜 1173

1.1 fθ透镜的特征及其主要性能 1174

1.2 fθ透镜设计 1174

2. 激光扩束望远镜的设计 1175

2.1 概况 1175

2.2 激光束的特点 1175

2.3 激光扩束望远镜的设计特点及其应用 1176

3.1 傅里叶变换透镜的性能指标 1178

3. 傅里叶变换透镜 1178

3.2 傅里叶变换透镜的设计特点 1179

3.3 常见的傅里叶变换透镜 1182

3.4 傅里叶变换透镜的设计方法 1183

参考文献 1183

第11章 光学零件技术条件 1184

常用符号表 1184

1. 光学制图 1184

1.1 一般规定 1185

1.2 光学系统图 1187

1.3 光学胶合件图和光学零件图 1187

2.3 对无色光学玻璃的要求 1194

2.5 对晶体材料的要求 1194

2.4 有色光学玻璃的质量指标及其选用原则 1194

2.2 无色光学玻璃的质量指标分类和分级 1194

2.1 无色光学玻璃 1194

2. 材料 1194

3. 对零件的加工要求 1195

3.1 表面半径数值系列标准及选择 1195

3.2 光学零件的面形误差 1205

3.3 零件外径及配合公差的确定 1206

3.5 零件厚度公差 1207

3.4 透镜的中心最小厚度及边缘最小厚度的确定 1207

3.6 光学零件的倒角 1208

3.7 光学零件的中心偏差 1208

3.8 角度公差 1209

3.9 光学零件的表面疵病 1209

3.10 光学分划零件的要求 1212

3.11 表面镀膜要求 1213

参考文献 1217

索引 1218