工程光学（第4版） epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

　　本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，是根据高等教育规划教材的编写要求，以及更新教材内容、反映现代科技发展和应用的原则，在普通高等教育“十一五”国家级规划教材《工程光学（第3版）》基础上重新修订而成。本书编写一贯坚持注重基本理论的论述，加强理论与工程实际的结合，突出现代光学与光学技术发展的指导思想。本书修订后仍分为上、下两篇，上篇为几何光学和光学设计，下篇为物理光学。全书系统地介绍了工程光学的基本原理、方法和应用。

目录

新版网络支持功能介绍

第4版前言

第3版前言

第2版前言

第1版前言

上篇几何光学与光学设计第一章几何光学基本定律与成像

概念1

第一节几何光学的基本定律和原理1

一、光波与光线1

二、几何光学的基本定律2

三、费马原理5

四、马吕斯定律6

第二节成像的基本概念与完善成像

条件6

一、光学系统与成像概念6

二、完善成像条件6

三、物、像的虚实7

第三节光路计算与近轴光学系统7

一、基本概念与符号规则7

二、实际光线的光路计算8

三、近轴光线的光路计算9

第四节球面光学成像系统10

一、单个折射面成像10

二、球面反射镜成像11

三、共轴球面系统12

习题14

第二章理想光学系统16

第一节理想光学系统与共线成像

理论16

第二节理想光学系统的基点与基面18

一、无限远的轴上物点对应的像点F′18

二、无限远轴上像点对应的物点F19

三、物方主平面与像方主平面间的关系，

理想光学系统的基点和基面19

四、实际光学系统的基点位置和焦

距的计算20

第三节理想光学系统的物像关系21

一、图解法求像21

二、解析法求像22

三、由多个光组组成的理想光学系

统的成像24

四、理想光学系统两焦距之间的

关系25

第四节理想光学系统的放大率26

一、轴向放大率26

二、角放大率27

三、光学系统的节点27

四、用平行光管测定焦距的依据28

第五节理想光学系统的组合28

一、两个光组组合分析29

二、多光组组合计算31

三、举例32

第六节透镜35

习题37

第三章平面与平面系统39

第一节平面镜成像39

一、平面镜成像原理39

二、平面镜旋转特性40

三、双平面镜成像40

第二节平行平板41

一、平行平板的成像特性42

二、平行平板的等效光学系统42

第三节反射棱镜43

一、反射棱镜的类型43

二、棱镜系统的成像方向判断47

三、反射棱镜的等效作用与展开48

第四节折射棱镜与光楔50

一、折射棱镜的偏向角50

二、光楔及其应用52

三、棱镜色散52

第五节光学材料53

一、透射材料的光学特性53

二、反射光学材料的光学特性56

习题56

Ⅹ工程光学第4版目录

Ⅺ第四章光学系统中的光阑与

光束限制59

第一节光阑59

一、孔径光阑59

二、视场光阑62

第二节照相系统中的光阑62

第三节望远镜系统中成像光束的

选择64

第四节显微镜系统中的光束限制

与分析66

一、简单显微镜系统中的光束限制66

二、远心光路67

三、场镜的应用67

第五节光学系统的景深68

一、光学系统的空间像68

二、光学系统的景深69

第六节数码照相机镜头的景深73

习题74

第五章光度学和色度学基础77

第一节辐射量和光学量及其单位77

一、辐射量77

二、光学量78

三、光学量和辐射量间的关系79

第二节光传播过程中光学量的变化

规律80

一、点光源在与之距离为r处的表面上

形成的照度80

二、面光源在与之距离为r处的表面上

形成的照度81

三、单一介质元光管内光亮度的

传递81

四、光束经界面反射和折射后的

亮度81

五、余弦辐射体83

第三节成像系统像面的光照度84

一、轴上像点的光照度84

二、轴外像点的光照度84

三、光通过光学系统时的能量损失85

四、光学系统的总透射比87

第四节颜色的分类及颜色的表观特征87

一、颜色及其分类87

二、颜色的表观特征87

第五节颜色混合及格拉斯曼颜色混合

定律88

一、颜色混合88

二、格拉斯曼颜色混合定律88

第六节颜色匹配89

一、颜色匹配和颜色匹配实验89

二、颜色方程式90

三、颜色匹配实验的结论90

第七节色度学中的几个概念90

一、颜色刺激90

二、三原色90

三、三刺激值90

四、光谱三刺激值或颜色匹配函数91

五、色品坐标及色品图91

六、色度学中常用的光度学概念91

第八节颜色相加原理及光源色和物体

色的三刺激值93

一、颜色相加原理93

二、光源色和物体色的三刺激值93

第九节CIE标准色度学系统94

一、 CIE1931标准色度学系统94

二、 CIE1964补充标准色度学系统100

三、 CIE标准照明体和标准光源101

四、 CIE关于照明和观察条件的规定102

五、 CIE色度学系统表示颜色的方法102

第十节均匀颜色空间及色差公式103

一、（x,y,Y）颜色空间是非均匀

颜色空间103

二、均匀颜色空间及相应的色差

公式104

第十一节颜色测量105

一、颜色测量原理105

二、颜色测量方法分类106

三、颜色测量方法106

习题107

第六章光线的光路计算及像差

理论108

第一节概述108

一、基本概念108

二、像差计算的谱线选择109

第二节光线的光路计算109

一、子午面内的光线光路计算110

二、沿轴外点主光线细光束的光路

计算112

三、计算举例113

第三节轴上点的球差114

一、球差的定义和表示方法114

二、球差的校正116

第四节正弦差和彗差118

一、正弦差118

二、彗差120

第五节场曲和像散121

一、场曲与轴外球差121

二、像散123

第六节畸变124

第七节色差126

一、位置色差、色球差和二级光谱126

二、倍率色差128

第八节像差特征曲线与分析129

一、像差特征曲线129

二、像差特征曲线分析130

第九节波像差132

习题134

第七章典型光学系统137

第一节眼睛及其光学系统137

一、眼睛的结构——成像光学系统137

二、眼睛的调节及校正137

三、眼睛——辐射接收器139

四、眼睛的分辨率139

五、眼睛的对准精度140

六、眼睛的景深140

七、双目立体视觉141

第二节放大镜142

一、视觉放大率142

二、光束限制和线视场143

第三节显微镜系统144

一、显微镜的视觉放大率144

二、显微镜的线视场145

三、显微镜的出瞳直径145

四、显微镜的分辨率和有效放大率145

五、显微镜的景深146

六、显微镜的照明方法147

七、显微镜的物镜149

第四节望远镜系统149

一、望远系统的分辨率及工作放

大率150

二、望远镜的视场151

第五节目镜152

第六节摄影系统155

一、摄影物镜的光学特性155

二、摄影物镜的景深157

三、摄影物镜的类型157

四、数码相机(digital camera)159

第七节投影系统160

一、基本参数160

二、投影物镜的结构型式161

三、照明系统162

四、基于DMD的投影光学系统162

五、DMD空间光调制器163

第八节变焦距光学系统164

一、变焦距光学系统的原理164

二、变焦距系统的变焦方程166

三、机械补偿变焦系统169

第九节光学系统的外形尺寸计算171

一、转像系统和场镜171

二、带有对称透镜转像系统的望

远镜172

习题175

第八章现代光学系统179

第一节激光光学系统179

一、高斯光束的特性179

二、高斯光束的传播179

三、高斯光束的透镜变换181

四、高斯光束的聚焦和准直183

五、高斯光束的整形184

六、LD光束特性及其整形186

第二节傅里叶（Fourier）变换光学

系统187

一、相干光学处理系统187

二、傅里叶变换物镜的光学设计要求及

结构型式188

第三节扫描光学系统189

一、扫描方程式190

二、常用光学扫描形式190

三、扫描物镜——fθ物镜191

第四节光纤光学系统193

一、阶跃型光纤的基本原理193

二、梯度折射率光纤194

三、光纤束的传光、传像特性197

四、光纤光学系统200

五、光纤面板与光锥201

第五节红外光学系统201

一、红外光学材料202

二、红外光学系统的结构型式204

三、红外光学系统的冷阑与冷阑

效率206

四、红外光学系统的无热化设计206

第六节特殊面型及特殊结构光学

系统207

一、自由曲面光学系统207

二、折/衍混合成像光学系统209

三、离轴反射式光学系统210

四、微透镜及微透镜阵列211

五、共形光学系统211

六、自适应光学系统212

习题213

Ⅻ第九章光学系统的像质评价214

第一节瑞利判断与波前图214

一、瑞利判断（Rayleigh Judgement）214

二、波前图（Wavefront Map）215

第二节中心点亮度与能量包容图215

一、中心点亮度（Brightness

of Center Disk）215

二、能量包容图（Encircled

Energy）215

第三节分辨率与点扩散函数216

一、分辨率（Resolving Power）216

二、点扩散函数（Point Spread

Function）218

第四节星点检测法与点列图218

一、星点检测法（Star Test）218

二、点列图（Spot Diagram）219

第五节光学传递函数评价成像质量220

一、利用MTF曲线来评价成像质量221

二、利用MTF曲线的积分值来评价

成像质量221

第六节其他像质评价方法222

一、方均根（Root�睲ean�睸quare，RMS）

统计评价222

二、光程差曲线与光线差曲线223

三、照度分析与光谱分析224

四、杂散光分析225

第七节光学系统的像差公差226

一、望远物镜和显微物镜的像差

公差226

二、望远目镜和显微目镜的像差

公差227

三、照相物镜的像差公差228

习题228

��第十章光学设计229

第一节PW形式的初级像差系数229

一、 PW的定义及PW形式的初级

像差系数229

......

前言/序言

　　1999年，《工程光学》（第1版）正式出版。16年来，相继出版了第2版、第3版，众多学子已从学生时代成为社会中坚。今天，第4版以崭新面貌，迎来《工程光学》的17岁生日。

　　第4版得益于移动互联网新技术，使传统纸质书具有了网络支持功能。请大家按照以下步骤，通过手机等移动端设备获得本书的图片动画演示、重要知识点讲解等数字化学习资源。

　　本书配套的网络支持功能，将会不断进行升级和扩展，对购买本书的读者是免费提供的。如果您在学习过程中，有任何问题或建议，都欢迎发邮件到jinacmp@163.com。

　　感谢天津大学的谢洪波老师，制作了本书上篇相关章节的图形动画，感谢天津大学的蔡怀宇老师为本书配套了教师授课课件。

　　机械工业出版社 第4版前言《工程光学(第4版)》是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。根据高等教育国家级规划教材的编写要求，以及改进教学方法、更新教学内容、突出现代光学技术发展和应用的指导思想，在《工程光学(第3版)》的基础上修订而成。

　　《工程光学(第4版)》修订的主要思路仍然是坚持既注重基本理论和概念的论述，又注重光学理论与工程实际的结合，并强调现代光学技术的发展和应用。

　　本书修订后仍分上、下两篇，上篇为几何光学与光学设计，下篇为物理光学。

　　上篇主要修改内容为：在第三章光学材料一节中，增加了光学塑料和光学晶体材料的特性介绍。在第五章中增加了第十一节颜色测量。在第七章第七节投影系统，增加了数字光学投影系统，即基于DMD的投影光学系统和DMD空间光调制器的相关内容。在第八章第一节激光光学系统，增加了高斯光束的整形以及LD光束特性及其整形的内容，在第五节红外光学系统一节中，增加了主动式和被动式红外光学扫描系统的结构实例。在第十章中，删除了He�睳e激光光束聚焦物镜优化设计内容，增加了第十节三片数码相机物镜优化设计实例和第十一节双高斯物镜优化设计实例。

　　下篇主要修改内容为：除对相关章节的文字描述做适当的修改和补充外，在第十二章光的干涉和干涉系统一章中，补充了白光干涉的实际应用例子。在第十三章光的衍射一章中，增加了二元光学的应用实例。在第十五章光的偏振和晶体光学基础一章中，引入了近年来由于激光技术发展而备受关注的径向偏振光的概念。

　　本书由天津大学郁道银(上篇)和浙江大学谈恒英(下篇)主编，上海理工大学庄松林院士(上篇)和广州大学梁铨廷教授(下篇)主审。参加编写的有天津大学郁道银、谢洪波(第八、九章)，田学飞、葛宝臻(第五章)，清华大学毛文炜(第二、四章、第十章七至十二节)，武汉大学何平安(第一、三章、第十章一至六节)，长春理工大学王文生(第六、七章)，浙江大学谈恒英(第十一、十五章)，清华大学何庆声、孙立群(第十三、十四章、附录)，上海理工大学曹俊卿(第十二章)，南京理工大学赵琦(第十六、十七章)。此外，天津大学的汪毅等为本书的文字整理及校对工作付出了许多辛劳，在此一并感谢。

　　本书可作为高等学校光电信息科学与工程类、仪器仪表类及其相近专业的教材，亦可作为物理和光学类专业的选修课教材或参考书，也是从事光电信息科学与技术、仪器科学与技术等相关领域工作的工程技术人员的参考书。

　　书中的不足之处望广大读者指正。

　　编者2015年11月第3版前言《工程光学（第3版）》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是根据高等教育规划教材的编写要求，以及更新教材内容、反映现代科技发展和应用的原则，在普通高等教育“十五”国家级规划教材《工程光学（第2版）》的基础上重新修订而成的。

　　本次修订的指导思想仍然是坚持注重基本理论的论述，加强理论与工程实际的结合，突出现代光学与光学技术的发展。

　　本书修订后仍分为上、下两篇，上篇为几何光学与光学设计，下篇为物理光学。

　　上篇主要修改内容为：在现代光学系统一章，将阶跃型光纤与梯度折射率光纤合并为一节，并省略了梯度折射率光纤中的部分指导公式；增加了第五节红外光学系统和第六节特殊面型及特殊结构光学系统；在红外光学系统一节中，主要介绍红外光学材料、红外光学系统的结构形式以及红外光学系统的冷阑效率与无热化设计；在特殊面型及特殊结构光学系统一节，主要介绍自由曲面光学系统、折/衍混合光学系统、离轴反射式光学系统以及自适应光学系统等。在光学系统的像质评价一章，增加了近年来光学设计软件中出现的新成像质量评价方法，如方均根统计评价方法、光程差曲线与光线差曲线、照度分析与光谱分析等。在光学设计一章，增加了光学系统的像差校正方法一节，主要介绍各种手工校正像差的方法，使读者对像差理论有更进一步的理解；将第八节更改为-5×显微物镜的优化设计，与第五节的-5×显微物镜初始结构设计相呼应，使读者全面了解一个显微物镜设计的全过程；此外，还增加了非球面镜头优化设计一节，介绍非球面成像的基本概念与两种非球面物镜的优化设计实例。

　　下篇主要修改内容为：在光的电磁理论基础一章，对波函数的复数表示、复振幅、波的叠加原理等内容作了补充描述与讨论，对光的吸收、色散和散射现象做了补充描述。在光的干涉和干涉系统一章，以复数形式的矢量波叠加对光波干涉条件进行了分析，补充了白光干涉及其应用的内容，增加了现代干涉技术及系统一节。在光的衍射一章，侧重于从波动光学的角度讨论光波场的衍射分布。在傅里叶光学一章，增加了复杂光波的复振幅分布与分解和光波衍射的傅里叶分析方法两节，以便加深对傅里叶分析方法处理光学问题的理解。在光的偏振和晶体光学基础一章，增加了若干偏振器件的介绍，并补充了液晶的双折射特性和各种电光效应特性的描述。

　　本书由天津大学郁道银（上篇）和浙江大学谈恒英（下篇）主编，上海理工大学庄松林院士（上篇）和广州大学梁铨廷教授（下篇）主审。参加编写的有天津大学郁道银、谢洪波（第八、九章），田学飞（第五章），清华大学毛文炜（第二、四章、第十章七至十一节），武汉大学何平安（第一、三章、第十章一至六节），长春理工大学王文生（第六、七章），浙江大学谈恒英（第十一、十五章），清华大学何庆声、孙立群（第十三、十四章、附录），上海理工大学曹俊卿（第十二章），南京理工大学赵琦（第十六、十七章）。此外，天津大学的陈晓冬，汪毅和雷湧等为本书的文字整理及校对工作付出了许多辛劳，在此一并感谢。

　　本书可作为高等学校光电信息科学与工程类、仪器仪表类及其相近专业的教材，亦可作为物理和光学类专业的选修课教材或参考书，也是从事光电信息科学与技术、仪器科学与技术等相关领域工作的工程技术人员的参考书。

　　书中的不足之处望广大读者指正。

　　编者2011年6月第3版前言工程光学第4版Ⅵ第2版前言《工程光学第2版》是“十五”国家级规划教材。为适应21世纪高等学校教学改革需要，使工程光学的教学内容和课程体系更适用于仪器仪表类及其相近专业的教学要求，对《工程光学第1版》进行了重新编写与修订。

　　重新编写与修订的指导思想仍然是既注重论述光学的基本原理，又更加

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