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导论 1

第一章 辐射度学和光度学 5

第一节 基本概念 5

一、辐射度学量的定义和单位 5

二、光谱量与非光谱量 6

三、光度学量与辐射度学量之间的关系 6

第二节 光度学量的计算 10

一、光谱亮度 10

二、立体角 11

三、几个特殊情况 11

四、光束在传播、反射和折射时亮度的变化 12

(一)光束在均匀透明介质中传播时亮度不变 12

(二)光束在折射过程中的亮度变化 12

(三)光束经界面反射时的亮度变化 13

五、象面的照度 13

(一)轴上象点的照度 13

(三)照相物镜象面的照度和光圈数 14

(二)轴外象点与轴上象点照度之间的关系 14

第三节 光度学量的测量 15

一、目视光度法 15

二、客观光度法 16

第四节 黑体辐射 17

一、黑体辐射定律 17

(一)黑体的积分辐射——斯忒藩-玻耳兹曼定律 17

(二)黑体辐射的光谱分布——普朗克辐射定律 17

(三)黑体辐射的近似光谱分布——维恩公式和瑞利-金斯公式 18

二、黑体辐射的归一化光谱分布函数与归一化累积光谱分布函数 19

(四)维恩位移定律 19

三、黑体辐射的光度学 20

(一)黑体的亮度 20

(二)黑体的发光效能 20

(三)温度作为辐射参数 20

四、发射率与吸收比 21

(一)发射率 21

(二)吸收比 21

(一)反射比 22

(三)基尔霍夫定律 22

五、反射比 22

(二)双向光谱反射分布函数 23

(三)部分反射比 23

(四)反射因数 24

(五)反射互易性 24

(六)漫反射 25

(七)镜面反射 25

六、透射比 25

七、发光反射比与透射比 27

(一)反射比与透射比 27

(二)发光因数 27

八、吸收比、透射比、反射比之间的关系 27

第二章 色度学 29

第一节 基础色度学概念 29

一、心理学概念 29

二、心理物理学概念 30

一、CIE1931标准色度观察者 31

第二节 CIE色度学系统 31

二、CIE1964补充标准色度观察者 34

三、标准施照体 37

四、色度学中的自然光源 45

五、色度学中的人工光源 45

六、选定光源的显色指数 48

八、照明条件和观测条件 49

九、三刺激值和色度坐标的计算 49

七、反射率标准 49

十、兴奋纯度和色度纯度 51

第三节 均匀颜色标尺 51

一、明度标尺 52

二、色度标尺 53

三、综合的明度和色度标尺以及色差公式 54

第四节 色度仪器 56

一、目视色度计 56

(一)赖特色度计 56

(二)斯太尔斯三色色度计 57

(四)麦克亚当双目色度计 58

(三)唐纳森六原色色度计 58

(五)伯纳姆色度计 59

二、光电色度计 59

三、分光辐射计和分光光度计 60

第三章 光谱学 63

第一节 引言 63

第二节 光学中常用的光谱 64

一、电磁波谱 64

二、波长与波数的换算关系 65

四、光学设计用谱线 66

三、太阳光谱——夫琅和费谱线 66

五、常用激光光谱谱线 67

六、常用原子和分子光谱 67

七、光谱谱线的波长排列顺序 73

第四章 光源 79

第一节 热光源 79

一、黑体光强标准器 79

二、白炽灯 80

四、火焰 82

三、白炽条和白炽网罩 82

第二节 气体放电光源 83

一、开放式气体放电光源 83

(一)直流电弧 83

(二)高压电容火花 84

(三)高压交流电弧 84

(四)炭弧 85

二、气体灯 85

(二)汞灯 86

(一)辉光放电气体发光管 86

(三)钠灯 92

(四)金属卤化物灯 94

(五)氙灯 97

(六)脉冲灯 99

(七)燃烧式闪光泡 102

(八)原子光谱灯 102

第三节 固体发光光源 109

一、场致发光屏 109

二、月亮和行星 110

一、太阳 110

二、发光二极管 110

第四节 天然光源 110

三、恒星 111

四、大气辉光和极光 112

五、其他大气辐射 113

六、大地辐射 113

第五节 激光器 114

一、激光器的基本原理 114

(一)爱因斯坦系数 114

(二)饱和吸收 115

(三)粒子数反转 116

二、红宝石激光器 117

三、钕玻璃激光器 118

四、掺钕钇铝石榴石激光器 118

五、氦氖激光器 119

六、氩离子激光器 120

七、二氧化碳激光器 121

八、若丹明6G染料激光器 121

九、半导体GaAs激光器 122

第一节 符号和定义 125

一、标准符号 125

第五章 成象光学 125

二、符号规则 127

三、基本定义 127

第二节 近轴光学 128

一、系统成象 128

二、近轴公式 129

四、多元件系统 131

三、基点 131

第三节 光线追迹 132

一、空间光线追迹 132

二、微分光线追迹 134

三、子午光线追迹——科丁顿公式 135

四、图解光线追迹 135

五、光程差 135

一、象差描述 136

第四节 几何象差理论 136

二、波象差多项式 137

三、光线象差多项式 138

四、三级象差 139

五、光栏移动公式 140

六、薄透镜象差 140

七、三级象差贡献的说明 141

八、象差表示法 142

十、对称系统 143

九、等光程面 143

第五节 衍射成象 144

一、点扩散函数，衍射积分 144

二、衍射象 144

三、点分辨率：瑞利判据和斯帕罗判据 146

四、切趾法和变迹法 146

第六节 象质评价 147

一、弥散斑大小 147

二、瑞利1/4波长极限 148

三、斯特列尔判据 149

四、光学传递函数 150

五、光学传递函数的计算 151

六、特殊调制传递函数 152

七、非正弦目标的响应 155

第七节 棱镜、平板玻璃和反射镜 155

一、分色棱镜 155

二、薄分色棱镜 156

三、平行平板玻璃 156

四、反射棱镜和反射镜系统 158

第八节 基本光学系统 165

一、光栏和孔径 165

二、望远镜 165

三、显微镜 166

四、投影镜和聚光镜 167

五、光管 168

六、探测器光学系统 168

一、弥散斑 169

第九节 光学系统的成象特性 169

七、水下光学系统 169

二、衍射极限 170

三、折射系统 170

四、反射系统 172

五、折反射系统 174

第十节 光学设计 175

一、设计步骤 175

二、确定元件的光焦度和间隔 175

四、残余象差 176

三、元件的形状 176

五、自动设计 177

第十一节 计算实例 178

一、概述 178

二、组元焦距和基点的计算 178

三、两组元基点的计算 179

四、系统成象 180

五、按单元进行光线追迹 180

七、三级象差、面贡献 181

六、逐面进行近轴光线追迹 181

八、光线追迹 184

九、薄透镜三级象差 188

第十二节 偏心系统象差计算 190

一、概念 190

二、空间光线追迹 191

三、象差计算 196

四、波象差近似计算 199

一、均方逼近与正交展开 209

第一节 数学预备知识 209

第六章 信息光学 209

二、傅里叶级数与傅里叶积分 210

(一)傅里叶级数 210

(二)傅里叶积分 211

(三)广义傅里叶变换与广义函数 211

(四)二维傅里叶变换 214

(五)汉克尔变换 214

(一)一维卷积 215

三、卷积 215

(七)希尔伯变换 215

(六)剪切傅里叶变换 215

(二)多维卷积 217

(三)广义函数的卷积 219

四、相关 219

五、傅里叶变换的性质 221

六、希尔伯变换的性质 223

七、若干常用函数 223

(一)若干常用一维函数 223

(二)若干常用二维函数 227

第二节 线性系统 231

一、物理系统的一般描述 231

(一)线性系统 231

(二)平移不变系统 232

(三)表因系统 232

(四)有记忆系统 232

三、线性平移不变系统的本征函数与传递函数 233

二、脉冲响应与迭加积分 233

四、二维线性平移不变系统的传递函数 234

五、线响应和阶跃响应 236

(一)线响应法 236

(二)阶跃响应法 237

六、线性系统与滤波器 237

第三节 抽样定理 238

一、抽样定理 238

二、抽样定理与傅里叶级数间的关系 239

四、二维抽样定理 240

三、抽样与模数转换 240

五、抽样定理的其他形式 241

(一)坐标与导数抽样 241

(二)交错抽样 241

(三)抽样函数的变形 242

(四)有限抽样阵的影响 242

第四节 光波的传播和衍射 242

一、单色光衍射的基尔霍夫积分 242

二、多色光衍射的基尔霍夫积分 243

三、平面孔径衍射的基尔霍夫理论 244

四、平面孔径衍射的瑞利—索末菲理论 245

五、瑞利-索末菲衍射理论向多色光的推广 245

六、部分相干光的传播和衍射 246

(一)实多色光的复表示 246

(二)互相干函数 247

(三)解析信号与互相干函数的性质 247

(四)互相干函数的传播方程 248

(五)互相干函数的近似传播规律 249

(六)互相干函数的基尔霍夫积分 250

(七)条纹可见度与互相干函数的物理意义 252

第五节 互强度与强度矩阵 253

一、互强度 253

二、强度矩阵 254

(一)复波幅的抽样展开 254

(二)强度矩阵 255

三、强度矩阵的对角化 257

四、强度矩阵本征值和本征向量的物理意义 258

五、用强度矩阵表示相干性 259

六、传输矩阵 260

七、二维光场的抽样展开与强度矩阵 262

(一)二维光场的抽样展开 262

(二)二维光场的强度矩阵 光场的信息自由度 263

第六节 光学成象系统的频谱分析 264

一、光衍射的线性系统描述 264

(一)傅里叶变换与平面波谱，自由空间传播的传递函数 264

(二)衍射问题的线性系统描述 265

(三)菲涅耳衍射 266

(四)夫琅和费衍射 267

二、薄透镜的位相变换作用 269

三、衍射成象及其频域描述 271

(一)单色光照明下的单透镜成象 271

(二)一般成象系统分析 273

四、用光线矩阵元表示的衍射积分和传递函数 277

(一)衍射积分 277

(二)系统内无限制孔径时的相干传递函数 278

(三)系统内有限制孔径时的相干传递函数 278

二、全息术的基本原理 279

一、概述 279

第七节 光学全息术 279

三、平面全息图的分析 280

四、体积全息图 283

五、全息干涉量度学 284

六、全息照相实验条件 286

第八节 散斑 287

一、概述 287

二、激光散斑的产生和统计性质 287

三、相关条件 289

四、散斑照相原理 290

五、散斑术在光学图象处理中的应用 292

六、散斑术用于测量微小位移和形变 292

七、漫射体振动的研究 293

八、表面粗糙度的检测 295

九、散斑与天文学 296

一、阿贝成象理论和阿贝-波特实验 298

第九节 光学信息处理 298

十、人工散斑 298

二、相干光学处理系统 300

三、空间滤波器的分类 301

四、相衬显微术 302

五、线性空间不变处理 303

六、非线性处理 307

七、非相干处理 310

八、白光处理系统 311

一、高斯光束的基本性质 312

第十节 高斯光束的传播 312

二、高斯光束通过薄透镜的传输 316

三、利用参数q讨论高斯光束的传播问题 318

第七章 量子光学 323

第一节 引言 323

第二节 光子学说概论 324

一、光子的基本性质 324

二、光子的状态 325

四、光子的简并度 326

三、光子的相干性 326

五、光子起伏 328

第三节 电磁场的量子化描述 329

第四节 密度矩阵 333

第五节 光与物质的相互作用 336

一、体系的总哈密顿 336

二、体系密度算符的运动方程 338

第六节 激光光子统计 341

一、光的相干态 341

二、热平衡下的光子统计 342

三、激光光子统计 343

第八章 统计光学 347

第一节 光的相干性 347

一、解析信号和互相干函数 347

二、准单色光的相干性 349

三、互相干的谱表示 350

四、交叉谱纯度 352

五、范西特-泽尼克定理 352

(一)互强度传播定律 354

六、相干性的传播 354

(三)互相干波动方程 355

(二)互相干传播定律 355

七、部分偏振光 356

第二节 成象与相干性 357

一、光源象的相干性 357

二、部分相干光成象 359

三、相干与非相干极限 360

(一)相干的情况 360

四、透照物成象 361

(二)非相干的情况 361

五、近似处理——在光学仪器方面的应用 363

(一)反差小的物体的成象 363

(二)光学仪器中的部分相干成象 366

第三节 随机不均匀媒质对成象的影响 367

一、薄随机屏的影响 367

二、广延随机非均匀媒质的影响 369

(一)折射率涨落的功率谱密度 369

(二)对数正态模型 370

三、长时间曝光的光学传递函数 371

四、短时间曝光的光学传递函数 373

第四节 光电计数统计 373

一、概率分布函数 373

二、四阶相关 376

三、部分偏振光与强度相关 377

四、光电子计数的概率分布 377

五、热光和激光的光电计数分布 378

(一)热光 378

(二)激光 379

六、光强度涨落和光电子计数的关系 379

七、光电子计数的相关 381

第五节 统计散斑 381

一、散斑的一级统计特性 381

二、散斑的二级统计特性 383

三、积分散斑 385

五、散斑场的干涉 387

四、象面散斑 387

第九章 分子光学 391

第一节 引言 391

第二节 光的色散 391

第三节 罗伦兹-罗伦茨公式 393

第四节 金属中的折射率 393

第五节 伦琴射线的色散 393

第七节 光的散射 394

第六节 光的吸收 394

第八节 旋光性 397

第九节 磁光 398

第十章 非线性光学 401

第一节 媒质的非线性电极化率张量及其性质 401

一、因果性原理 401

二、一维振子响应的经典理论 404

三、三维空间的非线性电极化强度 408

四、密度算符的运动方程及密度算符的微扰级数 410

五、电极化率张量的表示式 415

六、独立分子体系的电极化率张量 419

七、电极化率张量的性质 424

八、分子间弱相互作用的效应 431

九、共振电极化率 433

第二节 平面波在非线性媒质内的传播 437

一、菲涅耳方程和传播模的本征值与本征矢 437

二、折射率椭球 443

三、媒质有耗对波的传播的影响 444

四、非线性相互作用的电磁公式 445

五、相位匹配 447

第三节 二次非线性效应所引起的现象 450

一、旋光性理论 450

二、法拉第效应 452

三、线性电光效应 453

四、光整流效应 457

五、三波耦合，和频与差频的产生 458

六、二次谐波产生及二次谐波的有效非线性光学系数 461

七、参量效应，参量放大与振荡 464

一、克尔效应 466

第四节 三次非线性效应所引起的现象 466

二、三次谐波产生 468

三、双光子吸收 471

四、受激喇曼散射 473

五、受激布里渊散射 475

六、相位共轭 478

第十一章 光的偏振 483

第一节 理论、术语和偏振的应用 483

一、基本概念和光学参数的规定 485

三、起偏器的基本关系 491

二、菲涅耳方程组 491

四、计算偏振的矩阵法 492

五、非正入射光度术 494

六、椭偏测量术 496

第二节 棱镜起偏器 497

一、方解石中的双折射 497

二、起偏棱镜的类型及其定义 503

(二)格兰-汤普森型棱镜 506

1.格兰-汤普森型棱镜的结构和消光比 506

(一)格兰型棱镜的优点 506

三、格兰型棱镜 506

2.格兰-汤普森型棱镜的透射 507

3.格兰-汤普森型棱镜的共同缺点 508

4.格兰-汤普森型棱镜的视场角 509

5.玻璃-方解石结构——阿曼-马塞棱镜 513

6.双格兰-汤普森棱镜——阿伦斯棱镜 513

7.空气间隔格兰-汤普森棱镜——格兰-傅科棱镜 514

1.利皮什型棱镜 515

(三)利皮什型棱镜 515

8.空气间隔阿伦斯棱镜——格罗斯棱镜 515

2.空气间隔利皮什棱镜——格兰-泰勒棱镜 516

3.马普尔-赫斯棱镜 517

(四)夫兰克-里特型棱镜 518

(五)格兰型棱镜在光学系统中的应用 518

(六)格兰型棱镜的检验 520

四、尼科耳型棱镜 521

(一)常规尼科耳棱镜 521

1.斯蒂格和罗特尼科耳棱镜 523

(二)修改的尼科耳棱镜 523

2.阿伦斯尼科耳棱镜 524

3.汤普森倒尼科耳棱镜 524

4.缩短的尼科耳棱镜(或哈尔-尼科耳棱镜) 524

5.方形端面尼科耳棱镜 524

6.哈特纳克-普拉斯莫斯基棱镜 524

7.傅科棱镜 524

(三)兰多尔特条纹 525

(二)罗雄棱镜 526

(一)一般特征 526

五、起偏分束棱镜 526

(三)塞拿蒙棱镜 528

(四)渥拉斯顿棱镜 528

(五)福斯特棱镜 529

(六)分束格兰-汤普森棱镜 529

六、福斯纳棱镜 530

七、非方解石起偏棱镜 531

一、一般特征 532

第三节 二向色起偏器和衍射型起偏器 532

二、片状起偏器 533

三、二向色起偏薄膜 536

四、热解石墨起偏器 537

五、线栅起偏器和光栅起偏器 538

六、不完全起偏器的偏振测量 541

第四节 非正入射起偏器 546

一、布儒斯特角反射起偏器 546

二、布儒斯特角透射起偏器 551

三、干涉起偏器 559

四、起偏分束器 561

五、受抑全反射滤光器 561

第五节 推迟片 562

一、推迟片的理论 562

二、云母推迟片 566

三、结晶石英推迟片 570

四、消色差推迟片 573

五、菱体型推迟器 576

六、复合推迟片 580

七、非常的推迟片 583

八、制作和检验λ/4片的方法 584

第六节 可变推迟片和补偿器 588

一、巴俾涅补偿器 588

二、索累补偿器 590

三、塞拿蒙补偿器 591

四、斜片补偿器 592

五、电光调制器 592

六、压光调制器 598

第七节 半影器 599

一、用于平面偏振光的半影器 599

二、用于椭圆偏振光的半影器 602

第十二章 光学薄膜和滤光片 609

第一节 吸收滤光片 609

一、滤光片的一般理论 609

(一)滤光片的分类 609

(二)表面反射损失 内透射率 610

(三)平面平行滤光片组合的透射率 611

(四)组合式反射滤光片 612

(一)吸收滤光片概述 613

(二)有关呼收的定律 613

二、吸收滤光片 613

(三)颜色玻璃 614

(四)颜色滤光玻璃的光谱透射率 614

(五)颜色玻璃滤光片的光学质量 625

(一)固态无机材料制成的滤光片 626

(二)粉末滤光器 626

三、其他固态、液态吸收滤光片(器) 626

(三)固态有机染料滤光器 628

(四)液体和气体滤光器 631

(五)吸收材料制成的窄透射带滤光片 631

四、薄膜吸收滤光片 634

(一)薄膜吸收滤光片 634

(二)中性密度滤光片 636

第二节 光学干涉薄膜 637

一、概述 637

(一)表面反射对光学系统性能的影响 639

二、减反射膜 639

(二)膜层折射率均匀的减反射膜 641

(三)膜层折射率非均匀的减反射膜 647

(四)非垂直入射下的减反射膜 650

三、高反射膜 651

(一)金属反射膜 651

(二)电介质多层高反射膜 653

(三)反射位相变化 655

(五)干涉仪和激光器用的全电介质反射膜 657

(四)[(0.5A)B(0.5A)]N型周期性多层膜 657

(六)窄带反射滤光片 660

(七)谐振反射板 660

(八)全电介质宽带高反射膜 661

(九)金属-电介质反射膜 663

第三节 干涉滤光片 664

一、全电介质截止滤光片 664

二、法布里-珀罗干涉滤光片 667

三、带通滤光片 668

(一)金属-电介质干涉光滤片 668

(二)全电介质干涉滤光片 669

(三)带通干涉滤光片 670

(四)矩形多腔带通滤光片 671

(五)间隔层为各种材料的法布里-珀罗滤光片 672

(六)宽带通滤光片 672

(七)带通干涉滤光片特性随角度之变化 673

(八)带通滤光片的稳定性和温度依赖性 674

四、其他干涉滤光片 674

(一)楔形滤光片 674

(二)诱增透滤光片 674

(三)光束分离器 675

(四)薄膜干涉偏振片 677

附录 光密度-透射率表 678

第十三章 纤维光学和变折射率光学 685

第一节 引言 685

一、发展历史 685

二、光学纤维的分类 686

(一)玻璃光学纤维 686

(五)激活光学纤维 688

(四)红外光学纤维和紫外光学纤维 688

(三)液芯光学纤维 688

(二)塑料光学纤维 688

(六)耐辐照光学纤维 689

第二节 光学纤维的光线理论 689

一、光线的种类 689

二、光学纤维元件传光、传象的基本原理 689

三、子午光线分析 689

(一)数值孔径 689

(二)直圆柱光学纤维 690

(三)弯曲的光学纤维 691

(四)锥形光学纤维 692

四、斜光线 693

五、光学纤维元件的分辨本领 693

六、透射性能 694

(一)端面菲涅耳反射损失 694

(二)界面内全反射损失 695

(三)吸收损失 695

第三节 光学纤维的波动理论 696

一、本征值方程 696

(四)透射率表达式 696

二、传导模 697

三、功率分布 698

第四节 变折射率光学纤维 699

一、变折射率光学纤维的光线光学 699

(一)折射率分布 699

(二)光线轨迹 700

(三)数值孔径 700

(二)焦点位置 701

(四)成象位置 701

(三)主平面位置 701

(四)转向点 701

(一)焦点距离 701

二、变折射率(聚焦型)棒透镜 701

(五)横向放大率 702

(六)m=1的成象条件 702

(七)成象于棒透镜端面情况 702

(八)成象公式 703

(九)色差 705

三、球向变折射率透镜 707

(一)麦克斯韦鱼眼透镜 708

(二)鲁尼伯格透镜 708

四、轴向变折射率透镜 709

五、变折射率透镜的象差 709

六、变折射率光学纤维的波动理论 711

第五节 传输的模总数 712

一、阶跃折射率光学纤维的色散 715

第六节 色散 715

二、变折射率光学纤维的色散 716

第七节 损耗 718

一、吸收损耗 718

二、本征散射 719

三、波导散射 719

第八节 红外光学纤维和塑料光学纤维 719

一、红外光学纤维 719

二、塑料光学纤维 722

第九节 光学纤维面板 723

一、棒管组合工艺 725

二、双坩埚工艺 725

第十节 制作工艺 725

三、制作传象束的排列工艺 726

四、酸洗工艺 726

五、热熔工艺 726

(一)IVPO法 727

(二)OVPO法 727

六、低损耗光学纤维的制作方法 727

七、变折射率棒透镜的制作 728

第十一节 测试技术 731

一、数值孔径的测量 731

二、透射率的测量 732

三、低损耗的测量 733

四、分辨率的测量 733

五、调制传递函数的测量 734

六、矩形波响应的测量 735

七、边缘响应的测量 735

八、折射率分布的测量 736

(一)散射法 737

(二)干涉法 738

(三)端面反射法 739

(四)X射线显微分析法 740

(五)扫描电子显微镜法 740

九、色散特性的测量 740

(一)脉冲法 740

(二)扫描调制法 741

一、光学纤维元件在光学系统中的应用 742

第十二节 光学纤维元件的典型应用 742

二、光学纤维在电子光学系统中的应用 743

三、光学纤维在医疗器械中的应用 744

四、光学纤维转换器的应用 745

五、光学纤维传感器 746

六、变折射率透镜的应用 748

七、光纤通信 748

八、其它应用 750

第一节 引言 753

第十四章 集成光学 753

第二节 介质波导理论 754

一、平板波导的几何光学模型 754

(一)平板波导的模式 754

(二)平板波导的导模 755

(三)古斯-汉欣位移 757

(四)波导的有效厚度 758

二、渐变折射率平面波导的归一化参量 759

(一)麦克斯韦方程 760

三、介质波导的电磁理论基础 760

(二)平面波导的波动方程 761

(三)平板波导的模 761

四、条形波导 765

(一)矩形波导 765

(二)脊形波导 765

(三)条载形波导 766

五、波导定向耦合的最大耦合长度 766

二、薄膜耦合器 768

一、薄膜光波导 768

第三节 分立薄膜光学器件 768

(一)内耦合类型 769

(二)外耦合类型 769

三、波导调制器 770

(一)电光波导调制器 771

(二)磁光波导调制器 772

(三)声光波导调制器 772

四、薄膜探测器 772

(二)电吸收探测器 773

(一)外延光电探测器 773

(三)离子注入光电探测器 774

五、薄膜滤波器 774

六、薄膜激光器 774

(一)GaAs异质结激光器 774

(二)分布反馈激光器 775

第四节 集成光路 775

第五节 集成光学的应用 776

二、光信息处理方面的应用 777

一、光通信方面的应用 777

第十五章 视觉光学 779

第一节 眼折光系统 780

一、眼球的组成和光学常数 780

二、模型眼 783

三、象差与MTF 785

四、调节 787

五、瞳孔的变化 787

二、视力(分辨)与MTF 788

一、视网膜的组织构造 788

第二节 光信息的接收与加工 788

三、光谱特性 790

四、适应及感觉灵敏度 791

五、方向灵敏度 793

六、视觉信息的传递通路 793

七、感受野与马赫现象 794

八、鲎眼及侧抑制 795

二、显示条件 797

一、物理信息与视觉心理的对应 797

第三节 图象信息与视觉心理 797

九、色颉顽机制 797

三、空间信息的视觉特性 799

(一)视力特性 799

(二)图形的鉴别特性 799

(三)空间频率特性 800

(四)体视 806

四、时-空信息的视觉特性 809

(一)时间MTF 809

(二)时-空诱导特性 811

第四节 视觉光学测试技术 812

一、眼光学测试 812

(一)光焦度与调节的测试 812

(二)眼光学常数的测试 815

二、视觉心理测试 816

(一)常数测量 817

(二)灵敏度的测试 817

(三)视觉系统MTF测试 819

(四)错视的测试 822

第五节 光对眼的损伤 823

一、光的作用 823

二、眼组织的光吸收和透射 823

三、各种光对眼的损伤 824

四、防护激光损伤的安全量级 828

第六节 眼镜光学 829

一、眼的折光异常 829

二、眼镜透镜的光焦度 830

三、眼镜的分类 831

四、散光校正用眼镜 836

五、眼镜的象差 838

六、眼镜片的检验 839

第十六章 大气光学 845

第一节 光学计算中的大气模型 845

一、标准大气模型 845

二、均匀混合气体的浓度 845

三、气溶胶微粒的分布 846

第二节 大气传输的基本原理 853

第三节 某些频率下的大气传输 855

一、内插法 855

二、激光频率表 878

三、散射系数与吸收系数 878

第四节 波长为0.25—25微米的低分辨大气透射率 878

一、大气窗口区内的连续吸收 881

二、频带模型法(带模法)的概述 885

三、等效常压程和吸收物质的数量 886

(一)分子吸收 887

(二)氮的连续吸收带区(4微米) 889

(三)水蒸r气连续吸收 889

(四)分子散射 891

(五)气溶胶消光 891

(六)等效路程图的使用方法 891

四、预测图表的说明和使用方法 893

五、波长从0.25到0.75微米的吸收 893

第五节 散射的太阳辐射和红外发射 895

一、在晴朗和阴云天空中天空辐射的透射率和反射率 895

二、大气的红外发射 898

第六节 大气层的折射效应 899

第七节 云雾对大气辐射的影响 900

第八节 单位与换算系数 901

一、吸收物质的浓度 902

二、单位换算系数 903

一、概述 907

三、几个关系式 907

二、名词术语 907

第一节 天然水的光学性质 907

第十七章 海洋光学 907

四、诸光学量之间的关系 911

第二节 散射 913

一、纯水引起的散射 913

(一)瑞利理论 913

(二)起伏理论 913

二、粒子的散射 914

(一)海洋中的粒子 914

(二)梅氏理论 914

三、体积散射函数β(θ) 915

四、散射光的偏振 919

第三节 海面与辐射的相互作用 919

一、海面上的总辐射 919

二、海面反射 920

(一)直接辐射的反射 920

(二)漫辐射的反射 920

(三)总辐射的反射率 920

四、海面辐射率与辐照度的变化 921

三、海面折射 921

(四)漫反射系数的概念 921

第四节 辐射在海水中的传播 922

一、散射光的简单积分 922

二、向下辐照度与太阳高度的关系 923

三、标量辐照度 924

四、辐射传输方程 924

五、目标的表观辐射率 925

六、辐射率分布的实测值 925

八、单位长度准直光的透射率 930

七、特定方向的辐射率实测值 930

九、水平面辐照度和漫射衷减系数 938

十、辐照度反射比(反射比函数) 939

十一、分布因子 939

第五节 海水中的可见度 944

一、衬度 944

二、调制传递函数 945

三、光束横向相干性 946

一、基本概念 949

第一节 引言 949

第十八章 高速摄影和光子学 949

二、基本术语 950

三、高速摄影的信息论 951

(一)空间信息量？和香农公式 951

(二)时间信息量？ 952

(三)高速摄影的总信息量? 952

四、高速摄影的基本原理 953

五、高速摄影的分类和发展 953

二、间歇式高速摄影机的组成 956

一、间歇式高速摄影的特点 956

第二节 间歇式高速摄影 956

三、间歇机构 957

四、国内外主要间歇式高速摄影机性能 960

第三节 补偿式高速摄影 961

一、棱镜补偿式高速摄影 962

(一)补偿原理 962

(二)棱镜补偿器主要参数的选取 965

(三)LBS-2000型棱镜补偿式高速摄影机 966

(四)国内外主要棱镜补偿摄影机性能一览表 967

二、反射镜补偿式高速摄影 971

(一)有中间象的反射镜补偿摄影 971

(二)前置反射镜鼓的补偿摄影 971

(三)后置多面体反射镜补偿摄影 972

(四)多屋脊反射镜补偿摄影 973

(五)弹道同步摄影 973

(六)国内外反射镜补偿摄影机(包括弹道同步摄影机)性能一览表 974

三、透镜补偿式高速摄影 974

一、转镜原理 975

第四节 转镜式高速摄影 975

二、转镜扫描理论 978

三、转镜摄影机的等待扫描理论 979

(一)基本概念 979

(二)等待扫描的基本参数 980

(三)等待方案 981

(四)形成多入口的方法 982

四、同步分幅摄影机——ZFK-500型高速摄影机 982

五、同步扫描摄影机——ZSK-29型高速摄影机 982

六、等待型摄影机——ZFD-50型高速摄影机 983

七、分幅扫描同时记录摄影机 984

八、国内外主要转镜摄影机性能一览表 985

第五节 网格高速摄影 988

一、网格原理 988

二、转瞳式网格摄影机 989

三、转镜扫描式网格摄影机 990

四、主要网格摄影机性能一览表 991

一、时间分辨率和动态范围 992

第六节 变象管高速摄影 992

二、高速摄影变象管的工作原理 994

三、变象管高速摄影机的分类 995

四、单幅变象管高速摄影机 995

五、多幅变象管高速摄影机 996

六、扫描变象管高速摄影机 998

第七节 激光全息高速摄影 999

一、概述 999

七、网格变象管高速摄影机 999

二、转镜式高速全息摄影机 1000

三、相干快门微微秒全息摄影 1001

四、高速实时全息干涉计量摄影 1001

五、一种可实现多幅全息干涉计量的摄影装置 1002

六、记录介质编码的两种简易方法 1002

七、高速全息摄影用光源 1003

第八节 特种高速摄影 1004

一、高速显微摄影 1004

二、高速立体摄影 1005

三、高速光谱摄影 1007

四、闪光高速摄影 1009

五、射线(X射线、电子束和中子束)高速摄影 1010

六、高速阴影摄影 1013

七、高速纹影摄影 1014

八、高速干涉摄影 1015

九、水下高速摄影 1016

第九节 高速电视摄象 1016

二、高速电视摄象系统主要参数的确定 1018

一、高速电视摄象的原理 1018

三、提高帧频的方法 1019

四、几种主要高速电视摄象系统的性能 1019

第十节 高速摄影用快门 1020

一、机电快速快门 1020

二、电动快速快门(磁电快速快门) 1020

三、金属箔电动式快门 1021

四、爆炸快门 1021

五、克尔盒快门 1021

七、法拉第快门 1022

六、泡克耳斯盒快门 1022

第十一节 高速摄影用胶片 1023

一、片基的机械物理性能 1023

二、各种感光度对照表 1023

三、高速摄影中常用胶片性能 1023

四、胶片的互易律失效 1024

五、埃伯哈德效应 1024

一、高速现象的摄影参数 1025

二、高速摄影机诸参数的选取 1025

第十二节 高速摄影的应用方法 1025

三、流场的可见化技术 1026

(一)外加可见物质用于流场显示 1027

(二)外加能量法 1029

第十九章 显微物镜和目镜 1033

第一节 引言 1033

一、显微系统的光学成象原理 1033

二、显微系统的光学性能和技术要求 1036

三、显微系统的基本类型 1038

一、显微物镜系列 1039

第二节 显微镜的技术规范 1039

二、显微目镜系列 1042

三、体视显微镜 1043

第三节 显微物镜 1044

一、显微物镜的基本类型及光学性能 1044

二、显微物镜的典型结构 1046

三、显微物镜技术性能数据一览表 1050

第四节 显微目镜 1070

一、显微目镜的基本类型及光学性能 1070

三、显微目镜技术性能数据一览表 1071

二、显微目镜的典型结构 1071

第二十章 光学调制器 1077

第一节 引言 1077

第二节 电光调制器 1078

一、定义 1078

二、类型 1078

(一)纵向调制器 1078

(二)横向调制器 1079

三、电光材料 1080

(一)光学透射比 1082

(二)光学损伤 1083

(三)折射率 1084

四、电光调制器的一般特性 1084

(一)透射特性 1084

(二)压电效应 1085

(三)品质因数 1086

(四)目前通用的调制器 1086

五、克尔盒 1087

第三节 声光调制器 1088

一、概述 1088

二、德拜-席尔斯调制器和喇曼-纳思调制器 1089

三、布喇格角调制器 1090

四、实用的声光调制器 1092

第四节 磁光调制器 1092

一、法拉第效应 1092

第六节 机械调制器 1094

第五节 半导体二极管激光器的调制 1094

三、其他效应 1094

二、磁光克尔效应 1094

第二十一章 热探测器和光电探测器 1097

第一节 引言 1097

第二节 热探测器及其分类 1097

一、热电偶及热电堆 1098

二、热敏电阻 1098

三、热释电探测器 1099

四、气动式热探测器 1099

一、光电发射探测器 1104

五、其它热探测器 1104

第三节 光电探测器及其分类 1104

二、光电导探测器 1106

三、光伏探测器 1107

四、光磁电探测器 1108

五、探测器的性能参数 1108

第四节 热探测器的性能 1113

一、高莱管 1113

二、热电偶与热电堆 1114

三、热敏电阻 1115

四、热释电探测器 1116

五、低温测辐射热计 1117

第五节 光电发射器件的性能 1119

第六节 硅、锗光电二极管的性能 1123

一、硅光电二极管 1123

二、锗光电二极管 1127

一、硫化铅光电探测器 1128

第七节 硫化铅和硒化铅光电探测器的性能 1128

二、硒化铅光电探测器 1131

第八节 砷化铟和锑化铟探测器的性能 1132

一、砷化铟探测器 1132

二、锑化铟探测器 1134

第九节 碲镉汞和碲锡铅探测器的性能 1137

一、碲镉汞探测器 1137

二、碲锡铅探测器 1140

第十节 锗掺杂与硅掺杂探测器的性能 1140

一、锗掺金探测器 1140

二、锗掺汞探测器 1141

三、锗掺镉探测器 1143

四、锗掺铜探测器 1144

五、锗掺锌探测器 1145

六、锗掺铟探测器 1145

七、硅掺杂探测器 1146

第十一节 其它探测器 1147

一、异质结探测器 1147

二、肖特基势垒探测器 1148

三、雪崩光电二极管 1149

四、光子牵引探测器 1150

五、约瑟夫逊结探测器 1151

第十二节 电荷耦合成象器件 1152

一、电荷耦合器件的工作原理 1152

二、电荷耦合摄象器件 1153

第二十二章 感光材料 1157

第一节 引言 1157

一、特性曲线 1158

第二节 卤化银感光胶片的物理性质 1158

二、互易律 1162

三、胶片速度 1163

四、光谱灵敏度 1166

五、分辨率 1168

六、颗粒度 1168

七、潜影 1169

八、摄影乳剂的调制传递函数 1169

一、卤化银黑白胶片的制备 1171

第三节 卤化银黑白胶片 1171

二、显影与定影 1172

第四节 彩色胶片 1173

一、胶片片基 1173

二、胶片的类型 1174

三、彩色胶片的冲洗加工 1176

四、彩色胶片的感光测定技术 1177

五、光谱灵敏度 1178

第五节 非卤化银系统 1180

一、静电照相 1182

二、重氮胶片 1184

三、微泡重氮法 1186

四、自由基照相 1188

五、光致变色材料 1191

六、光致荧光成象 1194

七、光导热塑全息片 1195

八、物理显影照相 1196

九、固相自催化成象 1197

一、应用及范围 1199

二、有关术语之定义 1199

第一节 引言 1199

第二十三章 光学计量仪器 1199

第二节 手动准直仪器 1202

一、概述 1202

二、自准直仪 1203

三、准直望远镜 1208

四、经纬仪 1211

五、水准仪 1214

六、回转自准直仪 1215

七、准直经纬仪 1216

第三节 自动和光电准直仪器 1218

一、自动准直的原理 1218

二、自动自准直仪 1228

三、自动准直望远镜 1229

四、自动回转自准直仪 1231

五、自动准直偏振计 1233

六、三轴准直仪器 1236

七、自动光学测距仪 1238

八、自动光学探针 1240

九、激光准直装置 1241

第四节 工具显微镜 1244

一、概述 1244

二、小型工具显微镜 1246

三、大型工具显微镜 1248

四、万能工具显微镜 1248

第五节 干涉计量仪器 1250

一、单频激光测长干涉仪 1250

二、双频激光干涉仪 1252

三、瞄准干涉仪 1254

第六节 其他计量装置 1256

一、波带板 1256

二、轴锥透镜 1256

三、莫尔条纹装置 1257

第七节 测量误差分析和数据处理 1257

一、随机误差分析的合理性 1257

二、观测和误差 1258

第二十四章 光学材料 1263

第一节 特种晶体和玻璃 1263

一、吸收、反射和透射 1263

二、折射率 1264

三、弹性系数 1328

四、弹性模量 1328

五、热性能 1331

六、硬度 1337

八、溶解度、分子量和比重 1339

七、介电常数(电容率) 1339

第二节 黑白标准 1341

第三节 硫属化物玻璃 1349

第四节 可见光谱区玻璃 1351

第五节 耐辐射防辐射光学玻璃 1359

第六节 光学纤维玻璃材料 1364

第七节 光学塑料 1364

第八节 变折射率光学材料 1370

第九节 用作反射镜面的金属材料 1371

第十节 光学胶合剂 1374

第十一节 反射镜毛坯材料 1378

一、光洁度 1378

二、稳定性 1378

三、刚度 1379

四、热畸变 1380

第二十五章 光学工艺学 1387

第一节 光学零件的毛坯制造 1387

一、块料加工 1387

二、二次加热压型 1388

四、连续压制成型 1390

三、槽沉成型 1390

第二节 光学零件的研磨成型加工 1391

一、粗磨与铣磨 1391

(一)用散粒磨料粗磨 1391

(二)用金刚石工具铣磨 1391

二、光学零件的精磨 1396

(一)用散粒磨料精磨 1396

(二)用金刚石磨具精磨 1399

(二)古典法抛光 1406

三、光学零件的抛光 1406

(一)抛光机理 1406

(三)准球心抛光 1409

(四)范成法抛光 1411

(五)离子抛光 1413

(六)固着磨料抛光 1415

(七)电子计算机控制抛光 1415

四、抛光完工后光学零件的检验 1415

一、光学零件的切削加工 1419

第三节 光学零件的非研磨成型加工 1419

二、塑料光学零件的压铸与注射成型 1420

三、光学零件的复制加工 1421

第四节 透镜的定中心磨边 1424

一、定心方法及原理 1424

二、定中心磨边工艺因素的选择 1427

第五节 光学零件的辅助加工 1430

一、上盘 1430

二、下盘 1432

三、清洗 1433

四、抛光表面的保护 1434

五、涂漆 1435

第六节 光学样板及精密光学零件的加工 1435

一、光学样板加工 1435

(一)光学样板的精度等级 1435

(二)光学样板的型式和尺寸 1438

(三)光学样板的加工特点 1442

(四)标准样板的检验 1444

二、精密光学零件加工 1446

三、非球面的制造方法 1447

二、常用非球面 1447

第七节 非球面加工 1447

一、非球面的分类 1447

四、非球面的检验 1449

第八节 晶体光学零件加工 1450

一、水溶性晶体加工 1450

二、质软而脆的晶体加工 1452

三、硬质晶体加工 1453

第九节 光学零件的胶合 1454

一、概述 1454

二、常用光学胶的胶种 1455

三、胶层胶合工艺 1458

四、光胶 1464

五、拆胶 1467

六、胶合零件的检验 1468

第十节 光学零件镀膜 1469

一、光学薄膜的分类及用途 1469

(一)真空镀膜原理 1470

(二)蒸发技术 1470

二、真空镀膜 1470

(三)薄膜厚度控制方法 1473

(四)真空镀膜基本工艺 1476

三、化学镀膜 1477

第十一节 分划元件的刻度与照相 1479

一、概述 1479

二、机械化学或物理法 1479

三、照相物理法 1481

五、用衍射及莫尔条纹制造光栅 1484

四、光刻法 1484

六、全息光栅制造 1486

附录一 拉丁、希、德、俄字母表 1488

附录二 希腊字母读音表 1490

附录三 国际单位制 1490

附录四 单位换算 1496

附录五 物理常数 1501

姓名索引 1504

名词索引 1509