本书根据高等教育规划教材的编写要求，特别是“创新教材呈现方式”等新形态教材建设要求，在《工程光学》第4版的基础上修订而成。本书在系统阐述光学基础理论的同时，紧密对接工程应用需求，并通过信息化技术实现教材形态的迭代升级。本书延续经典架构，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。全书系统地介绍了工程光学的基本原理、方法和应用。 　　本书可作为高等学校光电信息类、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。 　　本书配有电子课件、教学大纲、教学视频和习题答案，选用本书作教材的教师可登录www.cmpedu.com注册后下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。

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目录
第5版前言
第4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
第一节几何光学的基本定律和原理
一、光波与光线
二、几何光学的基本定律
三、费马原理
四、马吕斯定理
第二节成像的基本概念与完善成像条件
一、光学系统与成像概念
二、完善成像条件
三、物、像的虚实
第三节光路计算与近轴光学系统
一、基本概念与符号规则
二、实际光线的光路计算
三、近轴光线的光路计算
第四节球面光学成像系统
一、单个折射面成像
二、球面反射镜成像
三、共轴球面系统
习题
第二章理想光学系统
第一节理想光学系统与共线成像理论
第二节理想光学系统的基点与基面
一、无限远轴上物点对应的像点F′
二、无限远轴上像点对应的物点F
三、物方主平面与像方主平面间的关系
四、理想光学系统的简化模型
第三节理想光学系统的物像关系
一、图解法求像
二、解析法求像
三、由多个光组组成的理想光学系统的成像
四、理想光学系统两焦距之间的关系
第四节理想光学系统的放大率
一、垂轴放大率
二、轴向放大率
三、角放大率
四、光学系统的节点
第五节理想光学系统的组合
一、两光组组合分析
二、多光组组合计算
第六节透镜与四种典型组合系统
一、单个折射球面的基点与基面
二、单个反射球面的基点与基面
三、透镜
四、薄透镜
五、远摄型光组和反远距型光组
六、望远系统和显微系统
七、平行光管法测定焦距
习题
第三章平面与平面系统
第一节平面镜成像
一、平面镜成像原理
二、平面镜旋转特性
三、双平面镜成像
第二节平行平板
第三节反射棱镜
一、反射棱镜的类型
二、棱镜系统的成像方向判断
三、反射棱镜的等效作用与展开
第四节折射棱镜与光楔
一、折射棱镜的偏向角
二、光楔及其应用
三、棱镜色散
第五节光学材料
一、透射材料的光学特性
二、反射光学材料的光学特性
习题
第四章光学系统中的光阑与光束限制
第一节光阑
一、孔径光阑
二、视场光阑
三、渐晕光阑
第二节远心光路
一、物方远心光路
二、像方远心光路
三、双远心光路
第三节典型光学系统的光束限制
一、照相系统中的光束限制
二、望远系统中的光束限制
三、显微镜系统中的光束限制
四、实例分析——郭守敬望远镜中的光束限制
第四节光学系统的景深
一、光学系统的空间像
二、光学系统的景深
习题
第五章光度学和色度学基础
第一节辐射量和光学量及其单位
一、辐射量
二、光学量
三、光学量和辐射量间的关系
第二节光传播过程中光学量的变化规律
一、点光源在与之距离为r处的表面上形成的照度
二、面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度
三、单一介质元光管内光亮度的传递
四、光束经界面反射和折射后的亮度
五、余弦辐射体
第三节成像系统像面的光照度
一、轴上像点的光照度
二、轴外像点的光照度
三、光通过光学系统时的能量损失
四、光学系统的总透射比
第四节颜色的分类及颜色的表观特征
一、颜色及其分类
二、颜色的表观特征
第五节颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律
一、颜色混合
二、格拉斯曼颜色混合定律
第六节颜色匹配
一、颜色匹配和颜色匹配实验
二、颜色方程式
三、颜色匹配实验的结论
第七节色度学中的几个概念
一、颜色刺激
二、三原色
三、三刺激值
四、光谱三刺激值或颜色匹配函数
五、色品坐标及色品图
六、色度学中常用的光度学概念
第八节颜色相加原理及光源色和物体色
的三刺激值
一、颜色相加原理
二、光源色和物体色的三刺激值
习题
第六章光线的光路计算及像差理论
第一节概述
一、基本概念
二、像差计算的谱线选择
第二节光线的光路计算
一、子午面内的光线光路计算
二、沿轴外点主光线细光束的光路
计算
三、计算举例
第三节轴上点的球差
一、球差的定义和表示方法
二、球差的校正
第四节正弦差和彗差
一、正弦差
二、彗差
第五节场曲和像散
一、场曲与轴外球差
二、像散
第六节畸变
第七节色差
一、位置色差、色球差和二级光谱
二、倍率色差
第八节像差特征曲线与分析
一、像差特征曲线
二、像差特征曲线分析
第九节波像差
习题
第七章典型光学系统
第一节眼睛及其光学系统
一、眼睛的结构——成像光学系统
二、眼睛的调节及校正
三、眼睛——辐射接收器
四、眼睛的分辨率
五、眼睛的对准精度
六、眼睛的景深
七、双目立体视觉
第二节放大镜
一、视觉放大率
二、光束限制和线视场
第三节显微镜系统
一、显微镜的视觉放大率
二、显微镜的线视场
三、显微镜的出瞳直径
四、显微镜的分辨率和有效放大率
五、显微镜的景深
六、显微镜的照明方法
七、显微镜的物镜
第四节望远镜系统
一、望远系统的分辨率及工作放大率
二、望远镜的视场
第五节目镜
第六节摄影系统
一、摄影物镜的光学特性
二、摄影物镜的景深
三、摄影物镜的类型
四、数码相机(digital camera)
第七节投影系统
一、基本参数
二、投影物镜的结构形式
三、照明系统
四、基于DMD的投影光学系统
五、DMD空间光调制器
第八节变焦距光学系统
一、变焦距光学系统的原理
二、变焦距系统的变焦方程
三、机械补偿变焦系统
第九节光学系统的外形尺寸计算
一、转像系统和场镜
二、带有对称透镜转像系统的望远镜
习题
第八章现代光学系统
第一节激光光学系统
一、高斯光束的特性
二、高斯光束的传播
三、高斯光束的透镜变换
四、高斯光束的聚焦和准直
第二节扫描光学系统
一、扫描方程式
二、常用光学扫描形式
三、扫描物镜——fθ物镜
四、双光楔扫描组件
第三节光纤光学系统
一、阶跃型光纤的基本原理
二、梯度折射率光纤
三、光纤束的传光、传像特性
第四节红外光学系统
一、红外光学材料
二、红外光学系统的成像模式与探测器
三、红外光学系统的冷阑与冷阑效率
四、红外光学系统的无热化设计
第五节特殊面型及特殊结构光学系统
一、自由曲面光学系统
二、折／衍混合成像光学系统
三、离轴反射式光学系统
四、基于超透镜的光学系统
五、微透镜及微透镜阵列
第六节计算成像光学系统
习题
第九章光学系统的像质评价
第一节瑞利判断与波前图
一、瑞利判断(Rayleigh Judgement)
二、波前图(Wavefront Map)
第二节中心点亮度与圈入能量图
一、中心点亮度(Brightness of Center Disk)
二、圈入能量图(Encircled Energy)
第三节分辨率与点扩散函数
一、分辨率(Resolving Power)
二、点扩散函数(Point Spread Function)
第四节星点检测法与点列图
一、星点检测法(Star Test)
二、点列图(Spot Diagram)
第五节光学传递函数评价成像质量
一、利用MTF曲线来评价成像质量
二、利用MTF曲线的积分值来评价成像质量
第六节其他常用像质评价方法
一、方均根(Root-Mean-Square，RMS)统计评价
二、光程差曲线与光线差曲线
三、照度分析与光谱分析
四、杂散光分析
五、蒙特卡罗公差分析
第七节光学系统的像差公差
一、望远物镜和显微物镜的像差公差
二、望远目镜和显微目镜的像差公差
三、照相物镜的像差公差
习题
第十章光学设计
第一节光学设计概述
一、现代光学设计的一般步骤
二、初始结构获取方法
第二节光学系统的像差校正方法
第三节光学系统的优化设计方法
一、光学镜头设计中常用优化方法的数学原理
二、阻尼因子p、权因子μj和评价函数
三、边界条件
四、小结
第四节现代光学设计常用优化算法简介
一、常用光学设计软件的内置优化算法
二、用户自定义常用的全局优化算法
第五节五种典型物镜优化设计实例
第六节六类常用物镜优化设计实例
习题
上篇主要参考文献
下篇物 理 光 学
第十一章光的电磁理论基础
第一节光的电磁性质
一、电磁场的波动性
二、平面电磁波及其性质
三、球面波和柱面波
四、光波的辐射和辐射能
第二节光在电介质界面上的反射和折射
一、电磁场的连续条件
二、光在两电介质分界面上的反射定律和
折射定律
三、菲涅耳公式
四、反射和折射时的振幅关系
五、相位变化
六、反射比和透射比
七、反射和折射时的偏振特性
八、全反射
九、广义的反射、折射定律
第三节光在金属表面的反射和透射
一、金属中的光波
二、金属表面的反射
第四节光的吸收、色散和散射
一、光的吸收
二、光的色散
三、光的散射
第五节光波的叠加
一、波的叠加原理
二、两个频率相同、振动方向相同的单色
光波的叠加
三、驻波
四、两个频率相同、振动方向互相垂直的
单色光波的叠加
五、两个不同频率的单色光波的叠加
第六节光波的傅里叶分析
一、非简谐周期波的傅里叶级数表示
二、非周期波的傅里叶积分表示
三、实际光源发出的光波的分析
习题
第十二章光的干涉和干涉系统
第一节光波干涉的条件
第二节杨氏干涉实验
一、杨氏干涉条纹的分析
二、两个单色相干点源在空间形成的
干涉场
第三节干涉条纹的可见度
一、干涉条纹可见度的定义
二、影响条纹可见度的因素
第四节平板的双光束干涉
一、干涉条纹的定域
二、平行平板产生的等倾干涉
三、楔形平板产生的等厚干涉
四、斐索干涉仪和迈克耳逊干涉仪
第五节平行平板的多光束干涉及其应用
一、平行平板的多光束干涉
二、法布里-珀罗干涉仪
三、光学薄膜与干涉滤光片
第六节现代干涉技术和干涉系统
一、外差干涉和泰曼-格林干涉仪
二、剪切干涉和马赫-曾德干涉仪
三、傅里叶变换光谱仪
习题
第十三章光的衍射
第一节光波衍射的基本理论
一、光的衍射现象
二、惠更斯-菲涅耳原理
三、菲涅耳-基尔霍夫衍射公式
四、巴比涅原理
五、基尔霍夫衍射公式的近似
第二节菲涅耳衍射
一、菲涅耳波带法
二、菲涅耳圆孔衍射
三、菲涅耳圆屏衍射
四、菲涅耳波带片(菲涅耳透镜)
第三节典型孔径的夫琅和费衍射
一、夫琅和费衍射公式的意义
二、矩孔衍射
三、单缝衍射
四、圆孔的夫琅和费衍射
第四节光学成像系统的衍射和分辨本领
一、成像系统的衍射现象
二、在像面观察的夫琅和费衍射
三、光学成像系统的分辨率
第五节多缝的夫琅和费衍射
一、多缝衍射的强度分布公式
二、多缝衍射图样的特征
第六节衍射光栅
一、光栅的分光性能
二、正弦(振幅)光栅
三、闪耀光栅
四、阶梯光栅
五、体光栅
习题
第十四章傅里叶光学
第一节平面波的复振幅分布和空间频率
一、光场中任一平面上的复振幅分布
二、复振幅分布的空间频率及物理意义
第二节复杂复振幅分布及其分解
一、单色波场中复杂的复振幅分布
二、复杂复振幅分布的分解
第三节光波衍射的傅里叶分析方法
一、夫琅和费衍射与傅里叶变换的关系
二、夫琅和费衍射图样的特点
三、夫琅和费衍射的傅里叶变换处理实例
四、菲涅耳衍射的傅里叶变换处理
第四节透镜的傅里叶变换性质和成像性质
一、透镜的透射函数
二、透镜的傅里叶变换性质
三、透镜的成像性质
第五节相干成像系统分析及相干传递函数
一、成像系统的普遍模型
二、成像系统的线性和空间不变性
三、扩展物体的成像
四、相干传递函数(CTF)
第六节非相干成像系统分析及光学传递函数
一、非相干系统的成像
二、光学传递函数(OTF)
三、OTF与CTF的关系
四、衍射受限系统的OTF
第七节阿贝成像理论与波特实验
一、阿贝成像理论
二、波特实验
第八节光学信息处理
一、相干光学信息处理
二、非相干光学处理
三、白光信息处理
第九节全息术
一、全息术的原理
二、基元全息图
三、全息术的特点
习题
第十五章光的偏振和晶体光学基础
第一节偏振光概述
一、偏振光和自然光
二、产生线偏振光的方法
三、马吕斯定律和消光比
四、径向偏振光
第二节光在晶体中的传播
一、晶体的双折射现象
二、晶体的各向异性和介电张量
三、单色平面波在晶体中的传播
第三节晶体光学性质的几何表示
一、折射率椭球
二、法线面、光线面和波矢面
三、单轴晶体光学性质的几何表示
第四节光波在晶体表面的折射和反射
一、光在晶体表面的折射定律和反射定律
二、光在单轴晶体中传播方向的确定
第五节晶体偏振器件
一、偏振棱镜
二、波片
三、补偿器
四、退偏器
第六节偏振的矩阵表示
一、偏振光的琼斯矢量表示
二、正交偏振
三、偏振器件的琼斯矩阵表示
四、斯托克斯矢量表示
第七节偏振光的变换和测定
一、偏振光的变换
二、偏振光的测定
第八节偏振光的干涉
一、平行偏振光的干涉
二、会聚偏振光的干涉
三、偏光干涉仪
第九节磁光、电光和声光效应
一、旋光现象和磁致旋光效应
二、电光效应
三、声光效应
习题
第十六章导波光学基础
第一节光在平板波导中的传播
一、平板光波导的射线理论
二、平板光波导的波动理论
第二节光在光纤中的传播
一、光纤的结构特性
二、阶跃光纤的射线理论
三、光纤的传输损耗与色散
第三节导波光学的应用
一、导波光学的典型器件与应用
二、光纤的应用
第十七章光子理论基础
第一节光的量子性
一、光电效应与爱因斯坦光子学说
二、光的波粒二象性
第二节光谐振腔的辐射模
一、谐振腔及其特性
二、腔模
第三节光子的特性
一、光子的能量
二、光子的定位
三、光子的动量
四、光子的偏振
五、光子的自旋
第四节光子流
一、光子简并度
二、平均光子通量
三、光子通量的随机性
四、光子数的统计分布
第五节光的量子态及应用
一、光的量子态及其描述
二、相干态光
三、量子保密通信
下篇主要参考文献