目錄
第1章　幾何光學(xué)的基本定律和物像概念　1　
1.1　幾何光學(xué)的基本定律　1
1.1.1　幾何光學(xué)的點(diǎn)、線、面　1
1.1.2　幾何光學(xué)的三大定律　2
1.1.3　費(fèi)馬原理　4
1.2　光學(xué)系統(tǒng)的物像概念　5
習(xí)題　7
第2章　共軸球面光學(xué)系統(tǒng)　8
2.1　符號(hào)規(guī)則　8
2.1.1　光路方向　8
2.1.2　線量的正負(fù)號(hào)　8
2.1.3　角度的正負(fù)號(hào)　9
2.1.4　符號(hào)規(guī)則的意義　10
2.1.5　光路圖中的符號(hào)標(biāo)　10
2.2　物體經(jīng)單個(gè)折射球面的成像　10
2.2.1　單球面成像的光路計(jì)算　10
2.2.2　近軸區(qū)域的物像關(guān)系　13
2.2.3　近軸區(qū)域的物像放大率　15
2.3　單個(gè)反射球面的成像　17
2.4　共軸球面系統(tǒng)的成像　18
習(xí)題　22
第3章　理想光學(xué)系統(tǒng)　23
3.1　理想光學(xué)系統(tǒng)的基本理論　23
3.2　理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)與基面　24
3.2.1　無限遠(yuǎn)的軸上物點(diǎn)與像方焦點(diǎn)　24
3.2.2　無限遠(yuǎn)的軸上像點(diǎn)與物方焦點(diǎn)　25
3.2.3　主平面　25
3.2.4　光學(xué)系統(tǒng)的焦距　26　
3.2.5　理像光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)　27
3.2.3　理像光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系　27
3.3.1　作圖法求像　27
3.3.2　解析法求像　30
3.4　理想光學(xué)系統(tǒng)的多光組成像　35
3.4.1　多光組成像的一般過程　35
3.4.2　多光組系統(tǒng)的等效系統(tǒng)　37
3.4.3　雙光組組合　40
3.4.4　雙光組組合的應(yīng)用實(shí)例　43
3.5　實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面　45
3.5.1　實(shí)際系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面　45
3.5.2　透鏡的基點(diǎn)和基面　46
習(xí)題　50
第4章　平面系統(tǒng)　54
4.1　平面鏡　55
4.1.1　單平面鏡的成像特性　55
4.1.2　雙面鏡的成像特性　56
4.2　反射棱鏡　58
4.2.1　反射棱鏡的類型　58
4.2.2　棱鏡系統(tǒng)成像的物像坐標(biāo)變化　59
4.2.3　反射棱鏡的等效作用與展開　60
4.3　平行平板　62
4.3.1　平行平板的成像特性　62
4.3.2　平行平板對(duì)光線位移的計(jì)算　63
4.3.3　平行平板的等效空氣層　65
4.3.4　共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合　67
4.4　折射棱鏡和光楔　68
4.4.1　折射棱鏡　68
4.4.2　光楔　70
習(xí)題　71
第5章　光學(xué)系統(tǒng)的光束限制　74
5.1　概述　74
5.2　孔徑光闌　76
5.2.1　孔徑光闌的判斷　76
5.2.2　入射光瞳和出射光瞳　79
5.3　視場(chǎng)光闌　80
5.3.1　視場(chǎng)范圍的計(jì)算　81
5.3.2　漸暈及其相關(guān)計(jì)算　81
5.3.3　入射窗和出射窗　84
5.4　漸暈光闌與場(chǎng)鏡　84
5.4.1　漸暈光闌　84
5.4.2　場(chǎng)鏡　87
5.5　景深和焦深　88
5.5.1　景深　88
5.5.2　焦深　89
5.5.3　遠(yuǎn)心光路　90
習(xí)題　93
第6章　像差概論　95
6.1　軸上點(diǎn)球差　95
6.1.1　球差的概念和形成　95
6.1.2　單個(gè)折射球面的齊明點(diǎn)　97
6.1.3　單透鏡的球差　98
6.2　彗差　99
6.2.1　彗差的概念和形成　99
6.2.2　孔徑光闌對(duì)彗差的影響　102
6.3　細(xì)光束像散　103
6.4　細(xì)光束場(chǎng)曲　105
6.5　畸變　107
6.6　色差　109
6.6.1　位置色差　110
6.6.2　倍率色差　113
習(xí)題　115
第7章　光度學(xué)與色度學(xué)　116
7.1　視敏函數(shù)與顏色視覺　116
7.1.1　視敏函數(shù)　116
7.1.2　顏色視覺　117
7.2　光度學(xué)中的量及其基本規(guī)律　119
7.2.1　光通量　119
7.2.2　發(fā)光強(qiáng)度　119
7.2.3　光照度　120
7.2.4　光亮度　121
7.2.5　光度學(xué)中的基本規(guī)律　122
7.3　色度學(xué)基礎(chǔ)　125
7.3.1　顏色匹配實(shí)驗(yàn)　126
7.3.2　CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)　126
7.3.3　CIE色度計(jì)算　130
7.3.4　均勻顏色空間與色差計(jì)算　132
7.3.5　光源　135
習(xí)題　139
第8章　實(shí)用光學(xué)系統(tǒng)　140
8.1　人眼光學(xué)系統(tǒng)　140
8.1.1　眼睛的結(jié)構(gòu)　140
8.1.2　眼睛的調(diào)節(jié)和適應(yīng)　142
8.1.3　眼睛的視力缺陷與校正　143
8.1.4　人眼的分辨力和對(duì)準(zhǔn)精度　145
8.1.5　雙眼立體視覺　146
8.2　放大鏡　148
8.2.1　視覺放大率　148
8.2.2　光束限制和線視場(chǎng)　150
8.2.3　放大鏡用做目鏡　150
8.3　顯微鏡系統(tǒng)　151
8.3.1　顯微鏡工作原理與視覺放大率　151
8.3.2　顯微鏡的光束限制　152
8.3.3　顯微鏡的分辨力和有效放大率　154
8.3.4　顯微鏡的應(yīng)用舉例　157
8.4　望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)　160
8.4.1　望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視覺放大率　160
8.4.2　望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨力和有效放大率　161
8.4.3　望遠(yuǎn)鏡的光束限制　162
8.4.4　望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)　165
8.5　攝影系統(tǒng)　166
8.5.1　攝影物鏡的光學(xué)特性　166
8.5.2　攝影物鏡的景深　168
8.5.3　變焦距物鏡　169
8.6　投影系統(tǒng)　170
8.6.1　光學(xué)性能　171
8.6.2　光度特性　171
8.6.3　投影物鏡的結(jié)構(gòu)形式　172
8.6.4　變形物鏡　172
8.7　照明系統(tǒng)　174
習(xí)題　176
第9章　特殊結(jié)構(gòu)光學(xué)透鏡　178
9.1　雙液體變焦透鏡　178
9.2　菲涅耳透鏡　182
習(xí)題　186
第10章　光的電磁理論基礎(chǔ)　187
10.1　光波的特性　187
10.1.1　麥克斯韋方程組　187
10.1.2　物質(zhì)方程　189
10.1.3　電磁波動(dòng)方程　190
10.2　幾種簡單的光波場(chǎng)　192
10.2.1　簡諧平面波　192
10.2.2　球面波和柱面波　196
10.2.3　電磁場(chǎng)的能量和能流　197
10.3　光波的疊加　198
10.3.1　波的疊加原理　198
10.3.2　同頻率、同振動(dòng)方向單色光波的疊加　199
10.3.3　頻率相同、振動(dòng)方向相互垂直的光波的疊加　200
10.3.4　不同頻率單色光波的疊加　201
10.4　光在兩種介質(zhì)分界面上的反射和折射　203
10.4.1　電磁場(chǎng)的邊界條件　203
10.4.2　反射定律和折射定律　203
10.4.3　菲涅耳公式　204
10.4.4　菲涅耳公式的討論　207
10.4.5　全反射與倏逝波　210
習(xí)題　213
第11章　光的干涉　215
11.1　光波干涉條件和楊氏干涉實(shí)驗(yàn)　215
11.1.2　楊氏干涉實(shí)驗(yàn)　216
11.2　干涉條紋的可見度　218
11.2.1　雙光束干涉時(shí)干涉條紋的可見度　219
11.2.2　光源的非單色性對(duì)干涉條紋可見度的影響　220
11.2.3　光源大小對(duì)干涉條紋可見度的影響　221
11.3　平板的雙光束干涉　223
11.3.1　干涉條紋的分類　223
11.3.2　等傾干涉　225
11.3.3　等厚干涉　228
11.4　平板干涉的應(yīng)用　232
11.4.1　邁克耳孫干涉儀　232
11.4.2　泰曼-格林干涉儀和波面干涉技術(shù)　235
11.4.3　馬赫-曾德爾干涉儀　236
11.5　平行平板的多光束干涉及其應(yīng)用　236
11.5.1　平行平板多光束干涉的原理　237
11.5.2　法布里-拍羅干涉儀　240
11.5.3　干涉濾光片　242
11.6　光學(xué)薄膜　242
11.6.1　單層膜　242
11.6.2　多層膜　244
習(xí)題　246
第12章　光的衍射　248
12.1　光波的標(biāo)量衍射理論　248
12.1.1　衍射的基本概念　248
12.1.2　惠更斯原理　249
12.1.3　惠更斯原理-菲涅耳原理　249
12.1.4　兩種典型的衍射　250
12.2　菲涅耳衍射　252
12.2.1　菲涅耳半波帶法　252
12.2.2　菲涅耳波帶片　253
12.3　夫瑯禾費(fèi)衍射　255
11.1.1　光波干涉條件　215
12.3.1　矩孔衍射　255
12.3.2　單縫衍射　256
12.3.3　單縫衍射因子的特點(diǎn)　256
12.3.4　多縫衍射　258
12.3.5　圓孔衍射　260
12.4　光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨本領(lǐng)　262
12.4.1　成像系統(tǒng)的衍射現(xiàn)象　262
12.4.2　成像系統(tǒng)的分辨本領(lǐng)　262
12.4. 3　望遠(yuǎn)鏡的分辨率　262
12.4.4　照相物鏡的分辨率　263
12.4.5　顯微鏡的分辨率　264
12.5　衍射光柵　264
12.5.1　衍射光柵概述　264
12.5.2　幾種典型衍射光柵　267
習(xí)題　269
第13章　光的偏振　272
13.1　偏振光的描述　272
13.1.1　光波的偏振態(tài)　272
13.1.2　偏振度　273
13.1.3　偏振態(tài)的表示法　274
13.2　各向異性介質(zhì)中的光波傳播特性　277
13.2.1　晶體的光學(xué)各向異性　277
13.2.2　平面波在晶體中的傳播　278
13.2.3　平面波在晶體界面上的雙反射和雙折射　282
13.3　偏振器件　284
13.3.1　偏振器　284
13.3.2　波片　285
13.3.3　偏振器件的數(shù)學(xué)描述　287
13.4　偏振光的干涉　291
13.5　柱矢量偏振光　292
習(xí)題　294
簡明習(xí)題答案　295
參考文獻(xiàn)　300
附錄　302