应用光学

第一章几何光学基本原理

$1-1光波和光线

$1-2几何光学基本定律

$1-3折射率和光速

$1-4光程的概念及相关定律

$1-5光路可逆和全反射

S1-6基本定律的向量形式

$1-7几何光学的误差和应用范围的讨论

$1-8光学系统类别和成像的概念

$1-9理想像和理想光学系统

$1-10发光点理想成像的条件一等光程条件

$1-11微小线段理想成像的条件一余弦条件

$1-12麦克斯韦鱼眼

习题

第二章共轴球面系统的物像关系

82-1共轴球面系统中的光路计算公式.

$2-2符号规则

2-3球面近轴范围内的成像性质和近轴光路计算公式

$2-4近轴光学的基本公式及其实际意义

$2-5共轴理想光学系统的基点一一主平面和焦点

$2-6单个折射球面的主平面和焦点

$2-7共轴球面系统主平面和焦点位置的计算

$2-8用作图法求光学系统的理想像

$2-9理想光学系统的物像关系式

$2-10光学系统的放大率

$2-11物像空间不变式

52-12物方焦距和像方焦距的关系

$2-13节平而和节点

$2-14无限远物休理想像高的计算公式

$2-15理想光学系统的组合

$2-16理想光学系统中的光路计算公式

$2-17单透镜的主平面和焦点位置的计算公式

$2-18矩昨方法在近轴光学中的应用

本章小结

习题

……

第三章眼睛和目视光学系统

第四章平面镜棱镜系统

第五章光学系统中成像光束的选择

第六章辐射度学和光度学基础

第七章色度学基础

第八章光学系统成像质量评价

第九章望远镜和显微镜

第十章照相机和投影仪

第十一章光纤光学系统

第十二章激光光学系统

第十三章红外光学系统

第十四章现代新型光电器件及其成像系统

第十五章非成像光学系统

第十六章光谱仪

参考文献

第一章几何光学基本原理

$1-1光波和光线

光和人类的生产生活有着十分密切的关系，植物的生长需要光，人的视觉要依靠光，人类一切活动几乎都离不开光。人们常说的“耳听为虚，眼见为实”，正反映了人对光的重要作用的认识。人类通过实践很早就积累了有关光的丰富的感性知识,并开始研究光。

人类对光的研究可以分为两个方面:一方面是研究光的本性，并根据光的本性来研究各种光学现象，称为“物理光学”;另一方面是研究光的传播规律和传播现象，称为“几何光学”。

对于光的本性的研究，虽然很早就已开始，但进展较慢。对光的本性的科学假说，最初是牛顿在1666年提出的，他认为光是一种弹性粒子，称为“微粒说”。1678年惠更斯认为光是在“以太”中传播的弹性波，提出了“波动说”。1873年麦克斯韦根据电磁波的性质证明，光实际上是电磁波。从此人类对光的本性才有了比较正确的认识。1905年爱因斯坦为了解释光电效应，提出了“光子”的假说，后来由于康普顿效应的发现而得到证实，这样使人类对光的认识更为全面。现代物理学认为，光是一种具有波粒二象性的物质，即光既具有“波动性”又具有“粒子性”，只是在一定条件下,某一种性质显得更为突出。一般来说，除了研究光和物质作用的情况下必须考虑光的粒子性以外，可以把光作为电磁波看待，称为“光波”。

……

本教材是经光学仪器教学指导委员会审定大纲的重点规划教材，也是北京市高等教育精品教材，同时还是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。应用光学是光学工程、仪器科学与技术、物理电子学等学科重要的技术基础。它的传统概念是指经典光学仪器(如望远镜、显微镜、照相机、投影仪等)中光学系统的理论与设计，它的内容主要是几何光学和波动光学。随着光学学科的飞速发展，如激光的出现及其广泛应用，光纤通信和光电子成像技术的发展，光学与计算机技术的结合等都使光学仪器经历着由传统到现代的巨大转变。作为光学领域基础的应用光学其内涵也在扩展，它正逐步涵盖某些现代光学的基础内容。为适应这种变化的要求，本书除了介绍高斯光学、光学仪器基本原理等传统内容外，还介绍了激光束光学、光纤光学、红外光学、色度学、CCD光电器件、衍射光学元件、非球面以及非成像光学系统等有关现代光学的基础内容。其他章节的内容和例题、习题也力图融入现代光电仪器的先进成果。