工程光学 第2版PDF电子书下载

第1章 几何光学的基本定律和物像概念 1

1.1几何光学的基本定律 1

1.1.1几何光学的点、线、面 1

1.1.2几何光学的基本定律 1

1.1.3费马原理 4

1.2光学系统的物像概念 5

习题 7

第2章 共轴球面光学系统 8

2.1符号规则 8

2.1.1光路方向 8

2.1.2线量的正负号 8

2.1.3角度的正负号 9

2.1.4符号规则的意义 10

2.1.5光路图中的符号标注 10

2.2物体经单个折射球面的成像 10

2.2.1单球面成像的光路计算 10

2.2.2近轴区域的物像关系 13

2.2.3近轴区域的物像放大率 15

2.3单个反射球面的成像 17

2.4共轴球面系统的成像 18

习题 21

第3章 理想光学系统 23

3.1理想光学系统的基本理论 23

3.2理想光学系统的基点与基面 24

3.2.1无限远的轴上物点与像方焦点 24

3.2.2无限远的轴上像点与物方焦点 25

3.2.3主平面 25

3.2.4光学系统的焦距 26

3.2.5理像光学系统的节点 27

3.3理想光学系统的物像关系 27

3.3.1作图法求像 27

3.3.2解析法求像 30

3.4理想光学系统的多光组成像 35

3.4.1多光组成像的一般过程 35

3.4.2多光组系统的等效系统 37

3.4.3双光组组合 40

3.4.4双光组组合的应用实例 43

3.5实际光学系统的基点和基面 45

3.5.1实际系统的基点和基面 45

3.5.2透镜的基点和基面 46

习题 50

第4章 平面系统 54

4.1平面镜 55

4.1.1单平面镜的成像特性 55

4.1.2双面镜的成像特性 56

4.2反射棱镜 58

4.2.1反射棱镜的类型 58

4.2.2棱镜系统成像的物像坐标变化 59

4.2.3反射棱镜的等效作用与展开 60

4.3平行平面板 62

4.3.1平行平板的成像特性 62

4.3.2平行平板对光线位移的计算 63

4.3.3平行平板的等效空气层 65

4.3.4共轴球面系统和平面棱镜系统的组合 67

4.4折射棱镜和光楔 68

4.4.1折射棱镜 68

4.4.2光楔 70

习题 71

第5章 光学系统的光束限制 74

5.1概述 74

5.2孔径光阑 76

5.2.1孔径光阑的判断 76

5.2.2入射光瞳和出射光瞳 78

5.3视场光阑 79

5.3.1视场范围的计算 80

5.3.2渐晕及其相关计算 81

5.3.3入射窗和出射窗 83

5.4渐晕光阑与场镜 83

5.4.1渐晕光阑 83

5.4.2场镜 85

5.5景深和焦深 86

5.5.1景深 86

5.5.2焦深 88

5.5.3远心光路 89

习题 91

第6章 像差概论 93

6.1轴上点球差 93

6.1.1球差的概念和形成 93

6.1.2单个折射球面的齐明点 95

6.1.3单透镜的球差 96

6.2彗差 97

6.2.1彗差的概念和形成 97

6.2.2孔径光阑对彗差的影响 100

6.3细光束像散 100

6.4细光束场曲 102

6.5畸变 104

6.6色差 107

6.6.1位置色差 108

6.6.2倍率色差 111

习题 112

第7章 光度学与色度学 114

7.1视敏函数与颜色视觉 114

7.1.1视敏函数 114

7.1.2颜色视觉 115

7.2光度学中的量及其基本规律 117

7.2.1光通量 117

7.2.2发光强度 117

7.2.3光照度 118

7.2.4光亮度 119

7.2.5光度学中的基本规律 120

7.3色度学基础 123

7.3.1颜色匹配实验 124

7.3.2 CIE标准色度系统 124

7.3.3 CIE色度计算 128

7.3.4均匀颜色空间与色差计算 130

7.3.5光源 133

习题 137

第8章 实用光学系统 138

8.1人眼光学系统 138

8.1.1眼睛的结构 138

8.1.2眼睛的调节和适应 139

8.1.3眼睛的视力缺陷与校正 141

8.1.4人眼的分辨力和对准精度 142

8.1.5双眼立体视觉 144

8.2放大镜 145

8.2.1视觉放大率 145

8.2.2光束限制和线视场 147

8.2.3放大镜用做目镜 148

8.3显微镜系统 148

8.3.1显微镜工作原理与视觉放大率 148

8.3.2显微镜的光束限制 150

8.3.3显微镜的分辨力和有效放大率 151

8.3.4显微镜的应用举例 154

8.4望远镜系统 157

8.4.1望远系统的视觉放大率 157

8.4.2望远系统的分辨力和有效放大率 159

8.4.3望远镜的光束限制 159

8.4.4望远镜的转向系统 162

8.5摄影系统 163

8.5.1摄影物镜的光学特性 163

8.5.2摄影物镜的景深 166

8.5.3变焦距物镜 166

8.6投影系统 168

8.6.1光学性能 168

8.6.2光度特性 168

8.6.3投影物镜的结构形式 169

8.6.4变形物镜 169

8.7照明系统 171

习题 173

第9章 现代光学系统 176

9.1光纤光学系统 176

9.1.1阶跃型光纤 176

9.1.2梯度折射率光纤 179

9.1.3光纤的典型应用 181

9.2激光光学系统 183

9.2.1激光束的结构 184

9.2.2激光束的传播特性 184

9.2.3激光聚焦系统和激光扩束系统 188

9.3红外光学系统 189

9.3.1红外光学系统的功用与特点 190

9.3.2几种典型的红外光学系统 191

9.4菲涅耳透镜 198

习题 202

第10章 光的电磁理论基础 203

10.1光波的特性 203

10.1.1麦克斯韦方程组 203

10.1.2物质方程 205

10.1.3电磁波动方程 205

10.2几种简单的光波场 207

10.2.1简谐平面波 207

10.2.2球面波和柱面波 210

10.2.3电磁场的能量和能流 210

10.3光波的叠加 211

10.3.1波的叠加原理 211

10.3.2同频率、同振动方向单色光波的叠加 212

10.3.3频率相同、振动方向相互垂直的光波的叠加 213

10.3.4不同频率单色光波的叠加 213

10.4光在两种介质分界面上的反射和折射 215

10.4.1电磁场的边界条件 215

10.4.2反射定律和折射定律 215

10.4.3菲涅耳公式 216

10.4.4菲涅耳公式的讨论 218

10.4.5全反射与倏逝波 221

习题 223

第11章 光的干涉 225

11.1光波干涉条件和杨氏干涉实验 225

11.1.1光波干涉条件 225

11.1.2杨氏干涉实验 226

11.2干涉条纹的可见度 228

11.2.1双光束干涉时干涉条纹的可见度 228

11.2.2光源的非单色性对干涉条纹可见度的影响 229

11.2.3光源大小对干涉条纹可见度的影响 231

11.3平板的双光束干涉 233

11.3.1干涉条纹的分类 233

11.3.2等倾干涉 234

11.3.3等厚干涉 237

11.4平板干涉的应用 241

11.4.1迈克耳孙干涉仪 241

11.4.2泰曼-格林干涉仪和波面干涉技术 244

11.4.3马赫-曾德尔干涉仪 245

11.5平行平板的多光束干涉及其应用 245

11.5.1平行平板多光束干涉的原理 246

11.5.2法布里-珀罗干涉仪 249

11.5.3干涉滤光片 251

11.6光学薄膜 251

11.6.1单层膜 251

11.6.2多层膜 253

习题 255

第12章 光的衍射 257

12.1光波的标量衍射理论 257

12.1.1衍射的基本概念 257

12.1.2惠更斯-菲涅耳原理 258

12.1.3两种典型的衍射 259

12.2菲涅耳衍射 260

12.2.1菲涅耳半波带法 261

12.2.2菲涅耳波带片 262

12.3夫琅禾费衍射 263

12.3.1矩孔衍射 264

12.3.2单缝衍射 265

12.3.3单缝衍射因子的特点 265

12.3.4多缝衍射 266

12.3.5圆孔衍射 268

12.4光学成像系统的衍射和分辨本领 270

12.4.1望远镜的分辨率 271

12.4.2照相物镜的分辨率 271

12.4.3显微镜的分辨率 271

12.5衍射光栅 272

12.5.1衍射光栅概述 272

12.5.2几种典型衍射光栅 274

习题 276

第13章 光的偏振 278

13.1偏振光的描述 278

13.1.1光波的偏振态 278

13.1.2偏振度 279

13.1.3偏振态的表示法 280

13.2各向异性介质中的光波传播特性 282

13.2.1晶体的光学各向异性 282

13.2.2平面波在晶体中的传播 283

13.2.3平面波在晶体界面上的双反射和双折射 287

13.3偏振器件 289

13.3.1偏振器 289

13.3.2波片 291

13.3.3偏振器件的数学描述 292

13.4偏振光的干涉 295

习题 297

简明习题答案 298

参考文献 303

附录 305