《工程光學(xué)（第2版）》系統(tǒng)地介紹了幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)的基礎(chǔ)理論。全書共分13章，前9章以幾何光學(xué)為基礎(chǔ)，介紹幾何光學(xué)的基本定律、球面系統(tǒng)和平面系統(tǒng)的成像規(guī)律、高斯光學(xué)的基本理論及像差的基本概念，并介紹典型和實(shí)用光學(xué)系統(tǒng)及部分現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的原理和特性；第10章至第13章以波動(dòng)光學(xué)為基礎(chǔ)，介紹光的電磁理論，光的干涉、衍射、偏振等波動(dòng)性質(zhì)及應(yīng)用。這兩部分內(nèi)容構(gòu)成了經(jīng)典光學(xué)的完整體系。《工程光學(xué)（第2版）》精心安排了有代表性的例題和習(xí)題，側(cè)重對關(guān)鍵知識(shí)的理解和應(yīng)用能力的訓(xùn)練，便于讀者掌握。
《工程光學(xué)（第2版）》可作為高等院校光學(xué)工程、測控、電子信息等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，也可作為考研及有關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。
自從20世紀(jì)60年代初期激光出現(xiàn)以來，現(xiàn)代光學(xué)得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的學(xué)科分支。現(xiàn)代光學(xué)工程在認(rèn)識(shí)世界、改造世界的實(shí)踐中已取得了一系列變革性的進(jìn)展，并對國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)、日常生活等諸多方面產(chǎn)生巨大的影響。隨著現(xiàn)代光學(xué)成為21世紀(jì)的重要學(xué)科，人們也愈加重視光學(xué)工程的普及教育。
現(xiàn)代光學(xué)離不開作為基礎(chǔ)理論的幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)。本書是光學(xué)工程的技術(shù)基礎(chǔ)課教材，全書分為幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)兩大部分。第1章至第9章為幾何光學(xué)篇，系統(tǒng)地介紹幾何光學(xué)的基本定律、光學(xué)系統(tǒng)基本成像元件的成像規(guī)律和高斯光學(xué)理論，介紹光學(xué)系統(tǒng)的光束限制及其應(yīng)用、像差的基本概念，在這些基本理論的基礎(chǔ)上介紹典型光學(xué)系統(tǒng)的工作原理、主要性能和特點(diǎn)，還適當(dāng)介紹部分實(shí)用及現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的原理與應(yīng)用。第10章至第13章為波動(dòng)光學(xué)篇，介紹光的電磁理論，光的干涉、衍射、偏振等波動(dòng)性質(zhì)與應(yīng)用。這兩大部分內(nèi)容構(gòu)成了經(jīng)典光學(xué)的完整體系。
本書在著重介紹基礎(chǔ)光學(xué)理論的同時(shí)增加了現(xiàn)代光學(xué)的部分內(nèi)容，目的是希望讀者在掌握工程光學(xué)基本理論的同時(shí)也對現(xiàn)代光學(xué)的理論及現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的原理與應(yīng)用有一定的了解，以拓寬知識(shí)面，更好地理解和認(rèn)識(shí)日新月異的新成果和新技術(shù)，為今后的創(chuàng)新工作打下良好的基礎(chǔ)。
前言
第1章 幾何光學(xué)的基本定律和物像概念
1.1 幾何光學(xué)的基本定律
1.1.1 幾何光學(xué)的點(diǎn)、線、面
1.1.2 幾何光學(xué)的基本定律
1.1.2 費(fèi)馬原理
1.2 光學(xué)系統(tǒng)的物像概念
習(xí)題
第2章 共軸球面光學(xué)系統(tǒng)
2.1 符號規(guī)則
2.1.1 光路方向
2.1.2 線量的正負(fù)號
2.1.3 角度的正負(fù)號
2.1.4 符號規(guī)則的意義
2.1.5 光路圖中的符號標(biāo)注
2.2 物體經(jīng)單個(gè)折射球面的成像
2.2.1 單球面成像的光路計(jì)算
2.2.2 近軸區(qū)域的物像關(guān)系
2.2.3 近軸區(qū)域的物像放大率
2.3 單個(gè)反射球面的成像
2.4 共軸球面系統(tǒng)的成像
習(xí)題
第3章 理想光學(xué)系統(tǒng)
3.1 理想光學(xué)系統(tǒng)的基本理論
3.2 理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)與基面
3.2.1 無限遠(yuǎn)的軸上物點(diǎn)與像方焦點(diǎn)
3.2.2 無限遠(yuǎn)的軸上像點(diǎn)與物方焦點(diǎn)
3.2.3 主平面
3.2.4 光學(xué)系統(tǒng)的焦距
3.2.5 理像光學(xué)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)
3.3 理想光學(xué)系統(tǒng)的物像關(guān)系
3.3.1 作圖法求像
3.3.2 解析法求像
3.4 理想光學(xué)系統(tǒng)的多光組成像
3.4.1 多光組成像的一般過程
3.4.2 多光組系統(tǒng)的等效系統(tǒng)
3.4.3 雙光組組合
3.4.4 雙光組組合的應(yīng)用實(shí)例
3.5 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面
3.5.1 實(shí)際系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面
3.5.2 透鏡的基點(diǎn)和基面
習(xí)題
第4章 平面系統(tǒng)
4.1 平面鏡
4.1.1 單平面鏡的成像特性
4.1.2 雙面鏡的成像特性
4.2 反射棱鏡
4.2.1 反射棱鏡的類型
4.2.2 棱鏡系統(tǒng)成像的物像坐標(biāo)變化
4.2.3 反射棱鏡的等效作用與展開
4.3 平行平面板
4.3.1 平行平板的成像特性
4.3.2 平行平板對光線位移的計(jì)算
4.3.3 平行平板的等效空氣層
4.3.4 共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合
4.4 折射棱鏡和光楔
4.4.1 折射棱鏡
4.4.2 光楔
習(xí)題
第5章 光學(xué)系統(tǒng)的光束限制
5.1 概述
5.2 孔徑光闌
5.2.1 孔徑光闌的判斷
5.2.2 入射光瞳和出射光瞳
5.3 視場光闌
5.3.1 視場范圍的計(jì)算
5.3.2 漸暈及其相關(guān)計(jì)算
5.3.3 入射窗和出射窗
5.4 漸暈光闌與場鏡
5.4.1 漸暈光闌
5.4.2 場鏡
5.5 景深和焦深
5.5.1 景深
5.5.2 焦深
5.5.3 遠(yuǎn)心光路
習(xí)題
第6章 像差概論
6.1 軸上點(diǎn)球差
6.1.1 球差的概念和形成
6.1.2 單個(gè)折射球面的齊明點(diǎn)
6.1.3 單透鏡的球差
6.2 彗差
6.2.1 彗差的概念和形成
6.2.2 孔徑光闌對彗差的影響
6.3 細(xì)光束像散
6.4 細(xì)光束場曲
6.5 畸變
6.6 色差
6.6.1 位置色差
6.6.2 倍率色差
習(xí)題
第7章 光度學(xué)與色度學(xué)
7.1 視敏函數(shù)與顏色視覺
7.1.1 視敏函數(shù)
7.1.2 顏色視覺
7.2 光度學(xué)中的量及其基本規(guī)律
7.2.1 光通量
7.2.2 發(fā)光強(qiáng)度
7.2.3 光照度
7.2.4 光亮度
7.2.5 光度學(xué)中的基本規(guī)律
7.3 色度學(xué)基礎(chǔ)
7.3.1 顏色匹配實(shí)驗(yàn)
7.3.2 CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)
7.3.3 C1E色度計(jì)算
7.3.4 均勻顏色空間與色差計(jì)算
7.3.5 光源
習(xí)題
第8章 實(shí)用光學(xué)系統(tǒng)
8.1 人眼光學(xué)系統(tǒng)
8.1.1 眼睛的結(jié)構(gòu)
8.1.2 眼睛的調(diào)節(jié)和適應(yīng)
8.1.3 眼睛的視力缺陷與校正
8.1.4 人眼的分辨力和對準(zhǔn)精度
8.1.5 雙眼立體視覺
8.2 放大鏡
8.2.1 視覺放大率
8.2.2 光束限制和線視場
8.2.3 放大鏡用做目鏡
8.3 顯微鏡系統(tǒng)
8.3.1 顯微鏡工作原理與視覺放大率
8.3.2 顯微鏡的光束限制
8.3.3 顯微鏡的分辨力和有效放大率
8.3.4 顯微鏡的應(yīng)用舉例
8.4 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)
8.4.1 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的視覺放大率
8.4.2 望遠(yuǎn)系統(tǒng)的分辨力和有效放大率
8.4.3 望遠(yuǎn)鏡的光束限制
8.4.4 望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
8.5 攝影系統(tǒng)
8.5.1 攝影物鏡的光學(xué)特性
8.5.2 攝影物鏡的景深
8.5.3 變焦距物鏡
8.6 投影系統(tǒng)
8.6.1 光學(xué)性能
8.6.2 光度特性
8.6.3 投影物鏡的結(jié)構(gòu)形式
8.6.4 變形物鏡
8.7 照明系統(tǒng)
習(xí)題
第9章 現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)
9.1 光纖光學(xué)系統(tǒng)
9.1.1 階躍型光纖
9.1.2 梯度折射率光纖
9.1.3 光纖的典型應(yīng)用
9.2 激光光學(xué)系統(tǒng)
9.2.1 激光束的結(jié)構(gòu)
9.2.2 激光束的傳播特性
9.2.3 激光聚焦系統(tǒng)和激光擴(kuò)束系統(tǒng)
9.3 紅外光學(xué)系統(tǒng)
9.3.1 紅外光學(xué)系統(tǒng)的功用與特點(diǎn)
9.3.2 幾種典型的紅外光學(xué)系統(tǒng)
9.4 菲涅耳透鏡
習(xí)題
第10章 光的電磁理論基礎(chǔ)
10.1 光波的特性
10.1.1 麥克斯韋方程組
10.1.2 物質(zhì)方程
10.1.3 電磁波動(dòng)方程
10.2 幾種簡單的光波場
10.2.1 簡諧平面波
10.2.2 球面波和柱面波
10.2.3 電磁場的能量和能流
10.3 光波的疊加
10.3.1 波的疊加原理
10.3.2 同頻率、同振動(dòng)方向單色光波的疊加
10.3.3 頻率相同、振動(dòng)方向相互垂直的光波的疊加
10.3.4 不同頻率單色光波的疊加
10.4 光在兩種介質(zhì)分界面上的反射和折射
10.4.1 電磁場的邊界條件
10.4.2 反射定律和折射定律
10.4.3 菲涅耳公式
10.4.4 菲涅耳公式的討論
10.4.5 全反射與倏逝波
習(xí)題
第11章 光的干涉
11.1 光波干涉條件和楊氏干涉實(shí)驗(yàn)
11.1.1 光波干涉條件
11.1.2 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)
11.2 干涉條紋的可見度
11.2.1 雙光束干涉時(shí)干涉條紋的可見度
11.2.2 光源的非單色性對干涉條紋可見度的影響
11.2.3 光源大小對干涉條紋可見度的影響
11.3 平板的雙光束干涉
11.3.1 干涉條紋的分類
11.3.2 等傾干涉
11.3.3 等厚干涉
11.4 平板干涉的應(yīng)用
11.4.1 邁克耳孫干涉儀
11.4.2 泰曼-格林干涉儀和波面干涉技術(shù)
11.4.3 馬赫-曾德爾干涉儀
11.5 平行平板的多光束干涉及其應(yīng)用
11.5.1 平行平板多光束干涉的原理
11.5.2 法布里-珀羅干涉儀
11.5.3 干涉濾光片
11.6 光學(xué)薄膜
11.6.1 單層膜
11.6.2 多層膜
習(xí)題
第12章 光的衍射
12.1 光波的標(biāo)量衍射理論
12.1.1 衍射的基本概念
12.1.2 惠更斯-菲涅耳原理
12.1.3 兩種典型的衍射
12.2 菲涅耳衍射
12.2.1 菲涅耳半波帶法
12.2.2 菲涅耳波帶片
12.3 夫瑯禾費(fèi)衍射
12.3.1 矩孔衍射
12.3.2 單縫衍射
12.3.3 單縫衍射因子的特點(diǎn)
12.3.4 多縫衍射
12.3.5 圓孔衍射
12.4 光學(xué)成像系統(tǒng)的衍射和分辨本領(lǐng)
12.4.1 望遠(yuǎn)鏡的分辨率
12.4.2 照相物鏡的分辨率
12.4.3 顯微鏡的分辨率
12.5 衍射光柵
12.5.1 衍射光柵概述
12.5.2 幾種典型衍射光柵
習(xí)題
第13章 光的偏振
13.1 偏振光的描述
13.1.1 光波的偏振態(tài)
13.1.2 偏振度
13.1.3 偏振態(tài)的表示法
13.2 各向異性介質(zhì)中的光波傳播特性
13.2.1 晶體的光學(xué)各向異性
13.2.2 平面波在晶體中的傳播
13.2.3 平面波在晶體界面上的雙反射和雙折射
13.3 偏振器件
13.3.1 偏振器
13.3.2 波片
13.3.3 偏振器件的數(shù)學(xué)描述
13.4 偏振光的干涉
習(xí)題
簡明習(xí)題答案
參考文獻(xiàn)
附錄
高斯光學(xué)理論的基本核心就是光學(xué)系統(tǒng)（也稱為理想光組）中物和像的一一對應(yīng)關(guān)系，這些對應(yīng)關(guān)系包括：
（1）物空間的每一物點(diǎn)，在像空間都有一個(gè)和它唯一對應(yīng)的像點(diǎn)；
（2）物空間的每一條直線，在像空間都有一條和它唯一對應(yīng)的直線；
（3）物空間的每一平面，在像空間都有一個(gè)和它唯一對應(yīng)的平面。
這種物和像一一對應(yīng)的關(guān)系稱為共軛關(guān)系，可以證明，按照這一基本理論，還可以得到如下推論：
（1）如果一條物方光線經(jīng)過物點(diǎn)P，則對應(yīng)的像方光線必經(jīng)過其共軛點(diǎn)P；
（2）如果物方的平面垂直于光軸，則像方對應(yīng)的共軛平面也垂直于光軸；
（3）在任何一對物像共軛的垂軸平面內(nèi)，垂軸放大率為一常數(shù)，即理想光學(xué)系統(tǒng)對垂軸的平面物體所成的像具有物像相似的性質(zhì)。顯然，根據(jù)上述理論，光學(xué)系統(tǒng)的成像必定是完善的、理想的。按照上述理論，如果已知一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)任意一對共軛面的位置及其放大率，同時(shí)又已知另外任意兩對共軛點(diǎn)的位置，就可以確定其余任意點(diǎn)的物像關(guān)系。這可從例3一工得到證明。
……
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