本教材是经光学仪器教学指导委员会审定大纲的九五**规划教材。
应用光学是光学工程重要的技术基础。它的传统概念是指经典光学仪器怕望远镜。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的应用,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。作为光学工程基础的应用光学其内涵也在扩展,它正逐步涵盖了某些现代光学的基础内容。为适应这种变化的需求,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,红外光学以及色度学等有关现代光学的基础内容。其它章节的内容和例题、习题也力图融进现代光电仪器的先进成果。

**章 几何光学基本原理
§1-1 光波和光线
光和人类的生产和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,很早就开始研究光。
人类对光的研究,可以分为两个方面:���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,*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而外,可以把光作为电磁波看待,称为“光波”。
……

**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 光路可逆和全反射
§1-5 基本定律的向量形式
§1-6 光学系统类别和成像的概念
§1-7 理想像和理想光学系统
第二章 共轴球面系统的物像关系
§2-1 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和它的实际意义
§2-5 共轴理想光学系统的基点——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
§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
§2-12 物方焦距和像方焦距的关系
§2-13 节平面和节点
§2-14 无限远物体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
第三章 眼睛和目视光学系统
§3-1 人跟的光学特性
§3-2 放大镜和显微镜的工作原理
§3-3 望远镜的工作原理
§3-4 眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节
§3-5 空问深度感觉和双眼立体视觉
§3-6 双眼观察仪器
第四章 平面镜棱镜系统
§4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用
§4-2 平面镜的成像性质
§4-3 平面镜的旋转及其应用
§4-4 棱镜和棱镜的展开
§4-5 屋脊面和屋脊棱镜
§4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算
§4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法
§4-8 棱镜转动定理
§4-9 共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合
§4-10 棱镜的偏差
第五章 光学系统中成像光束的选择
§5-1 光阑及其作用
§5-2 望远系统中成像光束的选择
§5-3 显微镜中的光束限制和远心光路
§5-4 场镜的特性及其应用
§5-5 空间物体成像的清晰深度——景深
§5-6 红外光学系统的冷光度学基础
第六章 辐射度学和光度学基础
§6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用
§6-2 辐射度学中的基本量
§6-3 人眼的视见函数
§6-4 光度学中的基本量
§6-5 光照度公式和发光强度的余弦定律
§6-6 全扩散表面的光亮度
§6-7 光学系统中光束的光亮度
§6-8 像平面的光照度
§6-9 照相物镜像平面的光照度和光圈数
§6-10 人眼的主观光亮度
§6-11 通过望远镜观察时的主观光亮度
§6-12 光学系统中光能损失的计算
第七章 色度学基础
§7-1 颜色视觉
§7-2 颜色匹配
§7-3 CIE标准色度系统
§7-4 CIE标准照明体和标准光源
§7-5 颜色测量
§7-6 孟塞尔表色系统
第八章 光学系统成像质量评价
§8-1 概述
§8-2 介质的色散和光学系统的色差
§8-3 轴上像点的单色像差——球差
§8-4 轴外像点的单色像差
§8-5 几何像差的曲线表示
§8-6 用波像差评价光学系统的成像质量
§8-7 理想光学系统的分辨率
§8-8 各类光学系统分辨率的表示方法
§8-9 光学传递函数
§8-10 用光学传递函数评价系统的像质
第九章 望远镜和显微镜
§9-1 望远镜的光学性能和技术条件
§9-2 望远镜物镜
§9-3 望远镜目镜
§9-4 望远镜的外形尺寸计算
§9-5 显微镜概述和显微镜的光学性能
§9-6 显微镜的物镜和目镜
第十章 照相机和投影仪
§10-1 照相物镜的光学特性
§10-2 照相物镜的基本类型
§10-3 变焦距照相物镜
§10-4 取景系统和调焦系统
§10-5 投影仪的作用及其类别
§10-6 投影仪中的照明系统
§10-7 投影物镜
§10-8 投影系统中的光能计算
第十一章 光纤光学系统
§11-1 概述
§11-2 全反射光纤的光学性质
§11-3 全反射光纤的应用
§11-4 梯度折射率光纤
第十二章 激光光学系统
§12-1 概述
§12-2 激光束在均匀介质中的传播规律
§12-3 高斯光束的透镜变换
§12-4 激光谐振腔的计算
§12-5 激光扫描系统和册镜头
§12-6 光学信息处理系统和傅立叶变换镜头
第十三章 红外光学系统
§13-1 概述
§13-2 红外光学系统的功能和特点
§13-3 红外物镜
§13-4 辅助光学系统
§13-5 典型红外光学系统
第十四章 现代新型光电器件及其成像系统
§14-1 CCD和CMOS光电器件
§14-2 数码相机光学系统
§14-3 衍射光学元件
§14-4 非球面成像特性
第十五章 非成像光学系统
§15-1 照明光学系统基本组成
§15-2 照明光学系统的设计
§15-3 均匀照明的实现
§15-4 太阳光能量获取系统