光学工程基础 第2版 清华大学测控技术与仪器系列教材

　　本书是作者40多年来，在清华大学精密仪器与机械学系讲授光学课程所积淀经验的部分小结。全书内容共分9章： 光波、光线和成像； 近轴光学； 理想光学系统； 平面反射镜、反射棱镜与折射棱镜； 常用光学系统； 光学系统中的光束限制； 光学系统的分辨率、景深及光能的传递； 梯度折射率光线光学； 变焦距镜头的理想光学分析。书中附有92道习题及部分参考答案，分章列有百余篇参考文献。 本书系统而深入地阐述了几何光学的基本概念、基本原理和规律，并详细介绍了几何光学的应用，加深了基础理论的阐述，同时也加强了基础理论的应用。书中引入了国外教材中的一些新方法、新原理、新理论、新表述。与传统内容相比，本书增添了一些新的章节和内容。 本书适用于光学工程、测控技术与仪器及机电类专业大专院校师生和从事相关领域的工程技术人员。

1 光波、光线和成像
1.1 引言
1.2 透镜对波面和光线的作用与透镜成像
1.3 费马原理
1.4 非均匀介质中的光线微分方程
1.5 几何光学中常用的曲面形状
习题
参考文献
2 近轴光学
2.1 近轴范围和近轴成像光线
2.2 单个近轴球面的成像性质
2.3 单个近轴球面成像的放大率
2.4 近轴球面系统中的近轴光线追迹
2.5 近轴矩阵光学
习题
参考文献
3 理想光学系统
3.1 理想光学系统与共线成像理论
3.2 理想光学系统的基点与基面
3.3 理想光学系统的物像关系
3.4 理想光学系统的放大率
3.5 理想光学系统的组合
3.6 透镜
习题
参考文献
4 平面反射镜、反射棱镜与折射棱镜
4.1 平面反射镜
4.2 反射棱镜
4.3 反射棱镜转动引起的光轴方向和成像方向变化的分析和计算
4.4 反射棱镜作用矩阵的特征值与特征方向
4.5 从棱镜成像到棱镜转动定理
4.6 反射棱镜的几何误差
4.7 折射棱镜与光楔
习题
参考文献
5 常用光学系统
5.1 简眼
5.2 放大镜
5.3 显微镜的工作原理
5.4 望远镜的工作原理
习题
参考文献
6 光学系统中的光束限制
6.1 光阑
6.2 照相系统和光阑
6.3 望远系统中成像光束的选择
6.4 显微镜系统中的光束限制与分析
习题
参考文献
7 光学系统的分辨率、景深及光能的传递
7.1 光学系统的分辨率
7.2 圆孔的夫琅禾费衍射和艾里斑
7.3 衍射分辨率与瑞利判据
7.4 人眼的分辨率
7.5 望远镜系统的分辨率
7.6 显微镜系统的分辨率
7.7 照相物镜的理论分辨率
7.8 光学系统的景深
7.9 数码照相机镜头的景深
7.10 显微镜系统的景深
7.11 光度学中的物理量
习题
参考文献
8 梯度折射率光线光学
8.1 引言
8.2 自然界的梯度折射率介质
8.3 径向梯度介质中的光线方程
8.4 自聚焦透镜及其成像
8.5 自聚焦透镜成像的矩阵表述
习题
参考文献
9 变焦距镜头的理想光学分析
9.1 变焦距镜头概述
9.2 两组元机械补偿法变焦系统的光学运动分析
9.3 两组元机械补偿法变焦系统理想光学分析的计算步骤及实例
9.4 光学补偿法变焦系统理想光学分析实例
习题
参考文献
部分习题参考答案

再版前言
第二版对原书作了勘误和校正，补充了一些最新的或对解释初学者们的学习困惑更具针对性的参考文献； 为使讲述“平面元件”的内容完整，增加了“折射棱镜与光楔”一节。折射棱镜是一个很有“特性”的光学元件，它的折射顶角在实践上相当于柱面系统中的光焦度。它是一个面对称系统，主截面中的光束压缩作用与垂直于主截面中的光束压缩作用不一样，是一种颇具特色的变形系统。在这一节中利用矢量形式的折射定律导出了旋转双光楔偏角计算公式，这个推导在教科书中鲜有反映；根据原书在使用中的体会，简化了1.4节中“非均匀介质中光线微分方程”的示意性推导过程；针对初学者们提出的问题，加写了一段说明显微镜系统使用光路和设计计算光路的区别与联系；为方便教与学，增加了“部分习题的参考答案”，并给出了全书的课件。
第二版去掉了原书名中的后缀（一），一是原书已包含了光学工程的基础内容，二是因为没有看见原由他人要编写的（二）出版。
课件是杨利峰协助笔者完成的，在此致谢。
作者于清华大学
2015/3/2