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第1章 几何光学的基本定律和物像概念 1

1.1概述 2

1.2几何光学的基本定律 4

1.2.1基本定律概述 4

1.2.2光路的可逆性 6

1.2.3费马原理 6

1.2.4马吕斯定律 7

1.3成像的基本概念与完善成像条件 8

1.3.1光学系统与物像概念 8

1.3.2完善成像条件 8

1.3.3物像的虚实 9

1.3.4物像的相对性 10

习题 10

第2章 共轴球面光学系统 11

2.1基本概念与符号规则 13

2.2单个折射球面成像 14

2.2.1单折射球面成像的光路计算 14

2.2.2近轴区成像的物像关系 16

2.2.3近轴区成像的放大率和传递不变量 16

2.3单个反射球面成像 20

2.4共轴球面光学系统成像 21

习题 23

第3章 理想光学系统 24

3.1理想光学系统理论 25

3.1.1理想光学系统理论的内容 25

3.1.2共轴理想光学系统理论 26

3.2理想光学系统的基点和基面 27

3.2.1无限远轴上物点和其对应的像点F 27

3.2.2无限远轴上像点对应的物点F 28

3.2.3物方主平面与像方主平面 29

3.3理想光学系统的物像关系 29

3.3.1图解法求像 29

3.3.2解析法求像 30

3.3.3理想光学系统两焦距之间的关系 32

3.3.4举例 32

3.4理想光学系统的放大率 33

3.4.1垂轴放大率 33

3.4.2轴向放大率 34

3.4.3角放大率 34

3.4.4光学系统的节点 34

3.4.5用平行光管测定焦距的依据 36

3.4.6举例 36

3.5理想光学系统的组合 37

3.5.1图解法求像 37

3.5.2解析法求像 37

3.5.3理想光学系统的光焦度 41

3.5.4举例 41

3.6透镜 42

3.6.1透镜的分类 42

3.6.2透镜的焦距和基点位置 43

3.6.3举例 44

习题 46

第4章 平面与平面系统 48

4.1平面镜成像 50

4.1.1单平面镜 50

4.1.2双平面镜成像 51

4.2平行平板 52

4.2.1平行平板的成像特性 52

4.2.2近轴区平行平板的成像 53

4.3反射棱镜 53

4.3.1反射棱镜的概念及分类 53

4.3.2棱镜系统的成像方向判断 56

4.3.3反射棱镜的等效作用与展开 56

4.4折射棱镜与光楔 57

4.4.1折射棱镜的偏转 57

4.4.2光楔及其应用 57

4.4.3棱镜的色散 58

4.4.4光学材料 59

4.4.5举例 59

习题 59

第5章 光学系统的光束限制 61

5.1孔径光阑、入瞳和出瞳 63

5.1.1孔径光阑 63

5.1.2入瞳和出瞳 64

5.1.3孔径光阑、入瞳和出瞳的判定方法 65

5.2视场光阑、入窗和出窗 66

5.2.1视场光阑 66

5.2.2入窗和出窗 67

5.2.3视场光阑、入窗和出窗的判定方法 67

5.3渐晕光阑及场镜的应用 68

5.3.1渐晕及渐晕光阑 68

5.3.2场镜的应用 71

5.4光学系统的景深和焦深 73

5.4.1光学系统的空间像 73

5.4.2光学系统的景深 73

5.4.3照相机景深举例 75

5.4.4光学系统的焦深 75

5.5远心光路 76

5.5.1物方远心光路 76

5.5.2像方远心光路 77

习题 78

第6章 像差概论 80

6.1球差 82

6.1.1球差的定义及光学现象 82

6.1.2单折射球面的齐明点 82

6.1.3单透镜的球差与校正 83

6.2彗差 84

6.2.1彗差的形成及光学现象 84

6.2.2彗差的量度 86

6.2.3彗差的校正 86

6.3像散和场曲 88

6.3.1细光束像散和场曲的产生及量度 88

6.3.2像散和场曲的校正 91

6.4畸变 93

6.4.1畸变的产生和量度 93

6.4.2畸变的种类 93

6.4.3畸变的校正 93

6.5色差 95

6.5.1位置色差 95

6.5.2倍率色差 96

6.6像差综述 97

习题 99

第7章 眼睛及目视光学系统 100

7.1眼睛及其光学系统 101

7.1.1眼睛的结构 101

7.1.2眼睛的调节 102

7.1.3眼睛的缺陷与校正 103

7.1.4眼睛的视角 105

7.1.5眼睛的分辨率 105

7.1.6眼睛的瞄准精度 106

7.1.7双目立体视觉 107

7.2放大镜 108

7.2.1放大镜的视觉放大率 109

7.2.2放大镜的光束限制和线视场 110

7.3显微镜系统 112

7.3.1显微镜的视觉放大率 112

7.3.2显微镜的光束限制和线视场 113

7.3.3显微镜的分辨率和有效放大率 115

7.3.4显微镜的景深 118

7.3.5显微镜的照明方法 119

7.3.6显微镜的物镜 121

7.4望远镜系统 121

7.4.1望远镜的视觉放大率 122

7.4.2望远镜系统的分辨率和工作放大率 123

7.4.3望远镜的视场 124

7.5目镜 127

7.5.1目镜的主要光学参数 127

7.5.2目镜类型 127

7.5.3光学仪器中目镜的视度调节 129

习题 130

第8章 摄影系统和投影系统 132

8.1摄影系统 133

8.1.1摄影物镜的光学特性 133

8.1.2摄影物镜的光束限制 136

8.1.3摄影物镜的分辨率 136

8.1.4摄影物镜的景深 137

8.1.5摄影物镜的类型 137

8.2投影系统 145

8.2.1投影物镜的光学特性 145

8.2.2投影物镜的结构形式 146

8.2.3投影系统的照明 147

习题 147

第9章 现代光学系统 149

9.1激光光学系统 150

9.1.1高斯光束的特性 151

9.1.2高斯光束的透镜变换 152

9.2光纤光学系统 155

9.2.1阶跃型光纤 155

9.2.2梯度折射率光纤 157

9.3红外光学系统 158

9.3.1红外光学系统的特点 158

9.3.2典型红外光学系统 159

习题 160

第10章 光的干涉 162

10.1光波干涉的条件及杨氏干涉实验 163

10.1.1光波干涉的条件 163

10.1.2杨氏干涉实验 165

10.1.3干涉条纹的可见度 168

10.1.4双缝干涉的应用 173

10.2平板的双光束干涉及典型应用 174

10.2.1平行平板产生的等倾干涉 174

10.2.2楔形平板产生的等厚干涉 176

10.2.3典型分振幅干涉仪及其应用 178

10.2.4干涉技术的其他应用 183

10.3平行平板的多光束干涉及其应用 185

10.3.1平行平板多光束干涉 185

10.3.2法布里-帕罗干涉仪 188

习题 190

第11章 光的衍射 192

11.1光的衍射现象及其标量理论 194

11.1.1光的衍射现象 194

11.1.2光波的标量衍射理论 195

11.2菲涅尔衍射 198

11.2.1菲涅尔波带法 198

11.2.2菲涅尔圆孔和圆屏衍射 200

11.3夫琅和费衍射 202

11.3.1夫琅和费衍射系统和衍射公式的意义 202

11.3.2夫琅和费矩孔衍射 204

11.3.3夫琅和费单缝衍射 206

11.3.4夫琅和费圆孔衍射 208

11.3.5夫琅和费多缝衍射 210

11.4光学成像系统的衍射和分辨率 213

11.4.1光学成像系统的衍射 213

11.4.2光学成像系统的分辨率 214

11.5衍射光栅 216

11.5.1光栅概述 216

11.5.2光栅的分光性能 216

11.5.3闪耀光栅 219

11.5.4阶梯光栅 220

11.5.5计量光栅 222

11.6衍射技术在工程中的应用 223

11.6.1微孔直径测量 223

11.6.2细狭缝宽（细丝直径）测量 224

习题 225

第12章 光的偏振 227

12.1偏振光概述 228

12.1.1光的横波性 228

12.1.2偏振光的产生方法 230

12.1.3马吕斯定律 234

12.2晶体偏振器件 235

12.2.1偏振起偏棱镜 235

12.2.2偏振分束棱镜 237

12.2.3波片 238

12.2.4补偿器 239

12.3圆偏振光和椭圆偏振光 240

12.4偏振光的干涉 243

12.4.1平行偏振光干涉 243

12.4.2会聚偏振光干涉 246

12.4.3偏振光的应用 247

习题 249

参考答案 250

参考文献 254