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本書內(nèi)容主要包括理想光學(xué)系統(tǒng)成像、光線追跡理論、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、典型光學(xué)系統(tǒng)這幾個部分。為了逐步加深讀者對光學(xué)系統(tǒng)的理解，本書又將理想光學(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部分進行闡述。
本書的一大特色之處在于加強了光線追跡理論的介紹，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行了深入闡述。為了使學(xué)生進一步理解光學(xué)系統(tǒng)的輻射理論和色差行為，本書也對光學(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行了初步闡述。
在像差理論部分，本書首先系統(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)的五種基本初級像差球差、彗差、場曲、像散和畸變，以及色差。在像差理論的基礎(chǔ)上，本書進一步講述了光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評價方法和光學(xué)設(shè)計中的像差平衡理論。
后在典型光學(xué)系統(tǒng)部分，本書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)、望遠系統(tǒng)、攝像光學(xué)系統(tǒng)等。

編者于2016年回國后，當年就加入了華中科技大學(xué)光學(xué)與電子學(xué)院核心專業(yè)課程“應(yīng)用光學(xué)”課程組，并于次年參與了這門課程的教學(xué)。編者引入了美國三大光學(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”和“像差理論”等課程的教學(xué)大綱，重新編制了這門課程的教學(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領(lǐng)風(fēng)騷，因此具有十分重要的參考價值。
本書中加入了兩個比較重要的創(chuàng)新，極大地提升了教材的參考價值。第1個是符號規(guī)則的應(yīng)用。與國內(nèi)同類書籍不同，本書中符號只跟每一個物理量的定義相關(guān)，物理量的符號及運算規(guī)則只取決于所選參考，而每一個物理量的定義都有著統(tǒng)一的參考。因此，通過引入統(tǒng)一的符號規(guī)則，本書所給出的物理公式均具有普適性而無需預(yù)判任何物理量的大小和方向。第二個創(chuàng)新是突出強調(diào)了光線追跡的重要性。我們只需要追跡兩條特征光線，即主光線和邊緣光線，就可以得到光學(xué)系統(tǒng)的所有一階性質(zhì)，甚至能夠進一步推得光學(xué)系統(tǒng)的三階性質(zhì)，即初級像差性質(zhì)。這極大地加深了學(xué)生對光學(xué)系統(tǒng)中光線行為的理解，尤其能讓學(xué)生更加簡便地理解光闌與光瞳等對光學(xué)系統(tǒng)性能的影響。
本書可作為高等學(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)專業(yè)的教學(xué)參考書籍，也可以作為從事光學(xué)技術(shù)工作的科技人員的參考書。
本書主要由華中科技大學(xué)馬冬林同志編著。在編寫過程中，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、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，時間倉促，書中難免有不妥甚至錯誤之處，望讀者指正。

馬冬林 2020年8月8日

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