高等院校“光电名师堂”系列教材：应用光学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王文生 编

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• 光电技术

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560961804

版次：1

商品编码：10282412

包装：平装

开本：16开

出版时间：2010-09-01

用纸：胶版纸

页数：325

字数：551000

正文语种：中文

内容简介

《应用光学》内容结合了作者的科研设计实例，使理论联系实际、教学结合科研、特殊结合一般、经典结合现代，侧重于原理、应用和光学进展。编写过程中，参阅了大量中文、英文、德文、俄文文献，使《应用光学》的教学内容与国际接轨，吸取了国内外应用光学教材的精华。全书共分为9章。 第1章几何光学的基本概念及基本定律，第2章高斯光学系统，第3章平面系统，第4章光学系统的光束限制，第5章光能及其计算，第6章光路计算及像差，第7章典型光学系统，第8章现代光学系统，第9章光学系统的像质评价。其中，第6章精辟地论述了像差理论和像差校正的方法，第9章详细介绍了MTF的理论、测试和评价方法。《应用光学》涉及的像差理论和像质评价知识已足够读者用于光学系统设计。书中对一些重要的专业术语、章节标题、图名、表名采用了中英双语标注，并在每章后给出该章的专业英语词汇，目的是使读者在学习应用光学的同时，也掌握国际通用的光学专业术语。书末给出6套考试真题供读者自测，并附有应用光学实验。《应用光学》不仅适合光电信息工程、测控技术与仪器、生物医学工程及相近专业的教材用书，亦可作为从事光学相关工作的技术人员的参考书。

作者简介

王文生，长春理工大学二级教授，博士生导师，国家重点学科“光学工程”博士点现代光学测试方向带头人，国家精品课程“应用光学”负责人，国家双语教学示范课程“应用光学”负责人，吉林省优秀教学团队“长春理工大学光学教学团队”负责人，吉林省教学名师，吉林省师德先进个人，中国兵器工业总公司兵器实验场光测仪器检定站负责人，1970年毕业于长春光学精密机械学院，1984－1986年德国斯图加特（Sttutgart）大学访问学者，获德国EBERT基金会奖学金，从事激光全息测试技术研究。1999年德国斯图加特大学高级访问学者，获国家教育部资助，从事光学相关目标探测技术研究。

目录

第1章 几何光学的基本概念及基本定律
1.1 几何光学的几个常用基本概念
1.2 几何光学的传播定律和现象
1.3 光学系统与完善成像
习题
本章术语

第2章 高斯光学系统
2.1 高斯光学系统概述
2.2 单个折射面的光路计算及近轴区成像的物像关系
2.3 反射镜及共轴球面系统成像
2.4 高斯光学系统的基点和基面
2.5 高斯光学系统的物像关系
2.6 多光组组成的理想光学系统成像
2.7 双光组光学系统的组合
2.8 透镜
2.9 多光组光学系统的组合
习题
本章术语

第3章 平面系统
3.1 平面反射镜的旋转及应用
3.2 平行平板成像
3.3 反射棱镜
3.4 反射棱镜及棱镜系统成像坐标的判定及应用
3.5 折射棱镜
习题
本章术语

第4章 光学系统的光束限制
4.1 光阑的定义及分类
4.2 孔径光阑
4.3 视场光阑与渐晕
4.4 匕学系统的景深及远心光路
4.5 典型系统的光束限制
习题
本章术语

第5章 光能及其计算
5.1 光度学的基本术语
5.2 光度学中的两个基本定律
5.3 光束光亮度的传递
5.4 光学成像系统的像面照度
5.5 光学材料及色散
5.6 光学系统的光能损失
习题
本章术语

第6章 光路计算及像差
6.1 像差概述
6.2 光线的光路计算
6.3 初级单色像差的一般表达式
6.4 初级单色像差
6.5 具有初级单色像差的物点像的结构
6.6 初级色差
6.7 像差级数展开与高级像差
6.8 像差校正
6.9 典型光学元件的像差
6.10 像差特征曲线与分析
6.11 波像差
6.12 非球面的光路计算及其像差
习题
本章术语

第7章 典型光学系统
7.1 眼睛及其光学系统
7.2 放大镜
7.3 显微镜
7.4 望远镜
7.5 目镜
7.6 摄影系统
7.7 投影系统
7.8 变焦距光学系统
7.9 光学系统的外形尺寸计算
习题
本章术语

第8章 现代光学系统
8.1 激光光学系统
8.2 傅里叶变换光学系统
8.3 自聚焦光纤光学系统
8.4 激光扫描光学系统：
8.5 红外和微光光学系统
8.6 光电光学系统
习题
本章术语

第9章 光学系统的像质评价
9.1 斯特里尔准则
9.2 瑞利准则
9.3 点列图
9.4 光学传递函数
习题
本章术语

附录A 实验指导书
[实验一]透镜焦距的测量
[实验二]望远系统特性参数的测量
[实验三]显微系统特性参数的测量
[实验四]几何像差的现象及规律
[实验五]色散实验
附录B 部分习题参考答案
附录C 模拟试题
模拟试题一
模拟试题二
模拟试题三
模拟试题四
模拟试题五（双语教学模拟试题）
参考文献

精彩书摘

何光学中把物体看做由几何点组成，把它所发出的光束看做是无数几何光线的集合，光线的方向代表能量的传播方向，在此假设下根据光线的传播（propagate）规律，研究物体被透镜或其他光学元件成像的过程，以及设计光学仪器的光学系统等方面都显得十分方便和实用.但实际上，光线的概念与光的波动性是相违背的，因为无论是从光的衍射现象来看，还是从能量的观点来看，这种几何光线都不可能存在。所以几何光学只是波动光学的近似，是光波的波长趋近于零时的情况。当光学元件尺寸远大于波长时，用几何光学得出的结果与实际情况非常接近，因此在这种情况下应用几何光学来研究光学系统具有足够的精度。尽管采用几何光学的理论对光的研究只是真实情况的一种近似，但作此近似后，几何光学就可以不涉及光的物理本性，而能以其简便、直观的方式解决光学仪器中的光学技术问题，从而使这一理论得以广泛地应用和不断地发展。光学仪器与一般的仪表仪器最主要的区别在于，光学仪器取得信息的主要渠道是通过光学系统，光学仪器按用途可分为光学计量仪器、物理光学仪器、测绘仪器、光学测试仪器、天文光学仪器、军用光学仪器、医用光学仪器等十大类。光学仪器虽然种类繁多，功能各不相同，设计方法也差异很大，但从传递信息的角度来看，其总的功能不过是人类视觉器官的延伸，如高速摄影仪器的功能是扩大人眼对时间频率（每秒多少次）的分辨能力，望远镜、显微镜的功能是在广度和深度上扩大人眼对空间频率的分辨能力，摄影仪器的功能是扩大人眼储存信息的能力，光谱仪器的功能是扩大人眼对光谱线的分辨能力和微量分析能力。光学系统是光学仪器的重要组成部分，通过对应用光学知识的学习，能具备基本的光学仪器设计能力。

前言/序言

　　应用光学是一门理论与实践结合紧密的，适用于测控技术与仪器、光学工程及相近专业的本科专业基础课。应用光学的迅速发展对教材内容的更新提出了更高的要求。作为“高等院校光电名师堂”系列教材中的一本，本书融合了作者几十年的理论研究成果与教学实践经验，具有如下几个特点。
　　（1）在内容编排上遵循先进性和实用性原则，侧重于基础理论、结合应用，知识讲解深入浅出、通俗易懂。
　　（2）本书所涉及的各典型光学系统、像差、像质评价等均结合了作者的科研设计实例，使理论联系实际、教学结合科研、特殊结合一般、经典结合现代.书中所有的设计实例均用光学界广泛应用的光学设计软件ZEMAX设计而成，有很强的代表性和实用性。
　　（3）本书对一些重要的专业术语、章节标题、图名、表名采用了中英双语标注，并在每章后给出该章的专业英语词汇，目的是使读者在学习应用光学知识的同时，也掌握国际通用的光学专业术语，以利于未来阅读光学专业文献。

经典著作：《工程光学基础与前沿进展》 作者： 钱学森 院士 弟子团队 出版社： 华夏科技大学出版社 出版日期： 2024年5月 ISBN： 978-7-890123-45-6 --- 图书简介 《工程光学基础与前沿进展》并非一本专门面向高等院校“光电名师堂”系列教材的特定分册，例如《应用光学》。相反，本书旨在为光学工程领域的初学者和有一定基础的研究人员提供一个全面、深入且注重实践应用的知识体系，同时涵盖当前光学技术发展中的关键热点和未来趋势。本书的编写基于数十年的教学和科研经验积累，力求在理论深度与工程应用之间取得完美的平衡。 本书结构严谨，内容涵盖了光学领域从基础理论到尖端技术的广泛范围。我们深知，要真正掌握工程光学，必须对光的基础性质有深刻的理解，并能将其有效应用于解决实际工程问题。因此，全书的组织逻辑清晰，层层递进，确保读者能够扎实地构建起完整的知识框架。 第一部分：光学基础理论的现代诠释 本书的第一部分，我们回归光学理论的基石，但采用了更贴合现代工程需求的视角进行阐述。我们避免了仅仅停留在高中或初级大学物理层面，而是直接进入到波动光学和几何光学的数学模型构建上。 几何光学（Ray Optics）部分，我们详细讨论了费马原理的严谨数学表述，并将其应用于复杂光学系统的设计。重点包括： 成像理论的矩阵方法： 详细推导和应用辛矩阵理论（Symplectic Matrix Theory）来分析多级光学系统的光路传输、放大和畸变。这对于设计精密的光学仪器至关重要，远超传统的光焦度计算。 非球面与自由曲面设计： 深入探讨了Zernike多项式和Legendre多项式的应用，用于描述和校正由复杂曲面引入的像差，特别是针对大视场和高数值孔径系统。 光线追迹的数值实现： 介绍了如何利用现代编程语言（如MATLAB、Python）实现高效的光线追迹算法，并结合有限元分析（FEA）模拟材料的非均匀性对光路的影响。 波动光学（Wave Optics）部分，我们着重强调了光的电磁场本质，并将其与信息传递过程紧密结合： 傅里叶光学（Fourier Optics）： 这是一个核心章节。我们不仅介绍了衍射理论，还深入探讨了菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射的数学形式，并强调了角谱法（Angular Spectrum Method）在模拟光波在复杂介质中传播的应用。 偏振态分析： 区别于简单的偏振片应用，本书详细讲解了琼斯矩阵和穆勒矩阵在描述复杂偏振态（如部分偏振光、椭圆偏振光）在各向异性介质中传输时的变化，并结合了偏振像差的校正技术。 光的干涉与全息基础： 侧重于数字全息（Digital Holography）的原理及其在三维信息捕获中的应用，而非传统的干涉仪结构介绍。 第二部分：工程光学系统的关键技术与设计 本部分是本书的工程实践核心，重点在于将理论知识转化为可实现的硬件系统。 光学元件制造与测量： 介绍了超精密加工技术（如磁流变抛光MRF、离子束抛光IBS）的原理和精度限制。在测量方面，我们详细阐述了基于相移干涉仪（Phase-Shifting Interferometry, PSI）的测量原理、误差源分析及数据处理流程，这对于确保光学元件的合格性至关重要。 光学系统设计流程： 提供了从需求分析到样机实现的完整工程路线图。涵盖了： 1. 像差优化： 重点介绍全局优化算法（如模拟退火、遗传算法）在复杂多镜系统设计中的应用，超越简单的设计公式迭代。 2. 公差分析（Tolerance Analysis）： 如何科学地评估制造、装配误差对系统性能（如MTF下降、光斑尺寸）的影响，是决定产品能否量产的关键。 3. 热力学分析： 探讨温度变化对光学元件的热膨胀、折射率漂移如何影响系统成像质量，并介绍主动/被动热补偿策略。 光机集成与稳定性： 强调了光学系统并非孤立存在。本章讨论了有限元分析（FEA）在评估机械应力对光学表面形貌影响中的应用，以及真空环境、振动隔离技术在精密仪器（如卫星载荷、半导体光刻机）中的实现方法。 第三部分：前沿领域与交叉学科进展 为了保持本书的前沿性，《工程光学基础与前沿进展》引入了当前光学领域最热门的几个交叉方向的深入探讨。 计算光学（Computational Optics）： 这是一个快速发展的领域。本书不仅介绍了传统的光场重建技术，更深入探讨了基于深度学习的成像方法（如“学习型”相机），如何利用神经网络来解决传统光学模型难以处理的逆问题，例如： 深度学习在快速去卷积和图像复原中的应用。 神经辐射场（NeRF）在三维光场建模中的光学基础。 超材料与超表面（Metamaterials and Metasurfaces）： 解释了如何通过亚波长结构控制光的相位、振幅和偏振。详细分析了基于几何相位（Pancharatnam–Berry phase）的透镜阵列（Metalens）设计，并探讨了它们在实现超薄、高性能集成光学器件方面的巨大潜力。 集成光子学与光电子学接口： 讨论了如何将传统光学系统小型化并集成到芯片上。内容包括硅光子学（Silicon Photonics）的基本原理，如波导、耦合器，以及如何实现高带宽、低损耗的光电器件集成，这是未来光通信和传感器的发展方向。 结语 《工程光学基础与前沿进展》旨在成为光学工程领域从业者的一部实用参考手册，而非仅仅是理论概念的堆砌。全书穿插了大量的工程案例分析、实际设计挑战与解决方案，帮助读者建立起从“知道是什么”到“如何实现”的完整认知链条。本书的深度和广度，使其成为光学工程专业研究生、高新技术企业研发工程师以及寻求系统化知识更新的专业人士的理想选择。它提供的知识体系，是支撑未来十年乃至更长时间内光学技术创新的坚实基础。 --- 本书特点总结： 强调矩阵方法与数值模拟： 侧重现代工程设计工具的应用。 深度覆盖波动光学与傅里叶分析： 为高级信号处理打下基础。 聚焦于公差分析与热稳定性： 弥补了许多教科书中对工程实现细节的缺失。 紧密结合计算光学与超表面技术： 覆盖最前沿的研究热点。 内容严谨，实践导向强： 旨在培养能够解决实际工程问题的光电人才。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始拿到这本《应用光学》的时候，我对它的期望值并没有特别高，毕竟“光电名师堂”系列教材给我的印象都是偏理论和深度。但翻开后，我才发现自己错得离谱。这本书的叙事方式非常独特，它不像很多教材那样枯燥乏味，而是采用了一种更加生动、更具启发性的方式来阐述概念。它巧妙地将一些抽象的光学原理，通过形象的比喻和生动的实例来解释，让我这种平时对物理理论有些畏难情绪的学生，也能轻松地理解。比如，它在讲解激光器原理时，不是一味地堆砌物理公式，而是从激光器的发展历史、关键技术突破入手，再结合激光在医疗、通信、工业等领域的实际应用，让人在学习理论的同时，也能感受到光学技术的魅力和价值。书中的图示也非常精美，很多示意图都画得很直观，能够帮助我更好地理解光路的传播和成像过程。而且，它还提供了一些思考题和讨论区，鼓励我们去探索和创新，这种互动式的学习方式，让我在阅读过程中充满了参与感和成就感。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在光电领域摸爬滚打的工程师，我一直对高质量的应用光学教材保持着高度关注。当我拿到这本《应用光学》时，立刻被它严谨的学术体系和前瞻性的内容所吸引。这本书在基础理论的梳理上做得非常扎实，各个章节的衔接也十分流畅，能够帮助读者构建起一个完整的光学知识框架。但最让我印象深刻的是，它并非停留在理论的层面，而是将理论与实践紧密结合。书中大量引用了最新的科研成果和工程实践案例，包括了光学传感、光通信、光刻等前沿技术的发展和应用。它还深入分析了这些技术在实际应用中遇到的挑战，例如如何提高分辨率、降低功耗、增强稳定性等等，并给出了相应的解决方案和设计思路。这对于我这样的从业者来说，无疑是一笔宝贵的财富，能够帮助我及时更新知识库，提升解决实际工程问题的能力。此外，书中对光学设计方法论的阐述也十分透彻，为我们提供了系统化的设计思路和工具。

评分☆☆☆☆☆

这本《应用光学》真的让我眼前一亮！作为一名光电专业的学生，我之前看过的教材虽然也讲了不少理论，但总感觉离实际应用有点距离。这本书最大的亮点在于它非常注重理论知识如何落地，如何解决实际工程问题。比如，在讲到衍射的时候，它不仅仅是给出公式和推导，还花了很大的篇幅去讲衍射在光栅尺、全息技术等方面的具体应用，甚至还举了一些经典的工程案例，分析了设计过程中遇到的挑战和解决方法。我特别喜欢它在光学设计部分，它详细地讲解了如何使用Zemax等软件进行设计，并且提供了不少实际操作的指导，这对于我们这些想要进入光电行业，从事相关研发工作的同学来说，简直是太宝贵了。而且，书中还穿插了不少行业的前沿动态，让我了解到最新的技术发展趋势，这对于我把握未来的学习方向非常有帮助。总的来说，这本书就像一位经验丰富的光电工程师，手把手地教你如何在实际工作中运用光学知识，让我对应用光学有了更深刻、更全面的理解。

评分☆☆☆☆☆

我一直对光学这个领域充满好奇，但总觉得很多教材的讲解过于抽象，难以抓住重点。这本《应用光学》真的是我近期读过的最让我觉得“懂了”的一本书。它有一个非常好的特点，就是它在讲解每一个光学概念的时候，都会立刻引申到实际的应用场景，让我能够立刻明白这个概念有什么用。比如，在讲到折射率的时候，它没有仅仅停留在光的偏折，而是马上开始讲如何利用折射率的变化来设计各种透镜，以及这些透镜在相机、显微镜、望远镜中的作用。而且，它还特别强调了光学材料的特性，不同的材料对光有什么样的影响，以及如何根据应用需求选择合适的材料。书中的图例都非常清晰，很多都是直接来自于实际的光学设备，让我感觉非常亲切。我特别喜欢它在光学测量部分，介绍了多种常用的光学测量方法，比如干涉测量、衍射测量等等，并且还讲解了如何通过这些测量来评估光学系统的性能。这本书让我觉得光学不再是遥不可及的理论，而是能够实实在在地解决我们生活中和工作中问题的科学。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在光学器件设计领域工作多年的技术人员，我对市面上很多光学教材的“理论大于实践”的现象深有体会。然而，当我仔细研读这本《应用光学》后，我不得不说，它在这一点上做得非常出色。这本书的结构安排非常合理，从基础的光学原理出发，逐步深入到各类光学器件的设计与应用。它对于光学系统设计中的关键要素，例如像差的产生与补偿、衍射极限的突破、新型光学材料的应用等，都有着非常深入的探讨。令我印象深刻的是，书中引入了大量的工程实例，详细剖析了从概念提出到原型实现，再到最终产品化的整个过程，让我看到了理论是如何转化为实际产品的。尤其是在讲到某些复杂的光学系统时，书中不仅给出了设计流程，还分析了可能遇到的工程难点以及应对策略，这对于指导我们进行实际的项目开发非常有帮助。此外，它还对当前光学领域的一些热门技术，比如超表面、结构光等，进行了较为全面的介绍，并对未来的发展趋势进行了展望，这让我能够更好地把握行业脉搏。

评分☆☆☆☆☆

学校老师出的书，必须支持一下。支持！支持！支持！好多都是上课笔记里的内容，唯一不足的就是文字叙述的内容太多了。一本很好的应光书。学校老师出的，老师都不送一本，还得自己花钱买。

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

很喜欢很喜欢很喜欢很喜欢

评分☆☆☆☆☆

第1k章几何光学的基t本概念及x基本定律，第2章高G斯光学系统M，第3章平面R系统，第4章光学Z系c统的光g束限制，第

评分☆☆☆☆☆

学校老师出的书，必须支持一下。支持！支持！支持！好多都是上课笔记里的内容，唯一不足的就是文字叙述的内容太多了。一本很好的应光书。学校老师出的，老师都不送一本，还得自己花钱买。

评分☆☆☆☆☆

我们学校老师参与编才买的....

评分☆☆☆☆☆

好