下载  >  开发技术  >  其它  > 应用光学 张以谟(1982)

应用光学 张以谟(1982) 评分

应用光学,作者:张以谟,版本:1982,格式:PDF。
§82子午面内的光线光路计算 r95 §8-q轴外点细光束的光计算…………201 第三邹分典型光学系統 §8-4空间光线的光路计算… 29第十掌日北学系统 -也j75 第九章光学系统的象差……224814-1琪的结构及其性 ,…17 8g-1軸上点的球差……… 224 §!4-2双汇帆览………""381 §-2曹差…… …-233 385 §g-3象散和象面弯曲 238 §】{-4显系统及其长挂 18 9-4畸变… 14-虽代的分狮率蛋敦 §9-5正弦差……46¥4-6量饯流物第……………………39 9~6位置色差541824-7标微瓷的概明系流… 47倍率笆差………………卫56 R1A-8望系统…………47 3-8象差曲线前绘解及举例………258 :-望记物镑……… 小D g-9象尝的级数展开…“… b……如…“256 Rt-1[;t…… 416 第十歡初级象差 1+-1遷镜转象系统和场总… 422 §e·1初级象差的一般示式 275§1412就远系统的外尼尺寸计答………424 0-2五种初级象差… §14-13体测距机原理…… 4了f §!3具有初级象差的光束结构…487点章摄影及投影光学系统 4列5 §1(-4赛得和数的套示形式… 29 §1-1摄影系统的光泶牡 十…一章初级色差 15-2彤物镜(镜头〉…r §1-1消象差增线选择 國上5-3联景和测阳系统 3门-2初经色 多8 325-4感光展片 45≤ 811-3喜透髋系的初级伧……4§15-5放映和投影物镜……………………460 §11-4二级光谱44-…4…-322 15-6映和投影系统的照明……………45 第十二章象差绦述及计算结果处洲…39第十六几种特殊的光学统 §,2-1概述 69 制级象差系数和光位置的X 治电光学系统 光象差与物面象差的关糸 §1-3溉光光学系………………………490 §2-4初圾差系数与物阻惊置断关系…§1-4椭度变射光学系统… §12-5折射平面和平行平板的刨级象絷 §16-5升维光学慨述 r2 §12-5反射光学元件的初纸象差… §12-7单个折射球面及…些與型护射 竻四部分光学设计 光学元件的初就公……34第十七章光学设计中的P方法……509 2-8对称式系统的象差特件… 了共于 17-1光学素跳的基本象老涂量及其 §:2-9光学系统臾特性曲潋 规化 §12-10泉廖特件曲线的分析………………350 §17-2双合逊甓緻的PH^和ca 第十三章波象差…… 351 与绪构参数的关系 5[5 §13-波象差烧述及轴上点波象 17-3锦的P、W"D1种 §12-2轴外点的波象差…… 结村参数的关系……x………-520 §1p3波象差的一般表示式… 36 17-4P方法求解筒单物镜的 至13-4参考点移动产生的液息差,焦深 笫构…“……………323 515色差的波象差表示………】8第十八章火学设计举例……………536 t-6光学系的象差容限…………372 1{-1中倍平场显微暂镜诞计……………335 【8-2双高斯型物镜没计……………5§2-科閂圻用于光学系挑鼠浮价“62 18-3变焦距物就r …r"h576 820-9中心点亮度…Mu 婷上九章非球面及头在光学系统 §20-4分辨…-…4…-rm5T4 中的应 597 82-5点列图 ■昏■昏国馨■■■■↓冒晶凸d国↓ 19-1徼述………………………-…9?2D-6边界曲线 819-2非球面曲面方程表达式………59827光学传递函囊 5 §19-3二次圆锥鼎面………60第二十一幸象差自动平衡…………6 19-4 施特校丘板的设计 602 §211概述·… 中中D甲 §19-5暮涯耳选的设计…r-606§21-2评价酸数“"““53 819-6宽银幕电影用柱面变形物镜…609§21-3阻最小二“ 55 第.二十章光学系铳设计的象质评价…6221-4边界条件处理…m-“4 A201述 ■▲■昌晶■■h■血晋■■晶备画 E2L5计算实悄+m 和4 第一部分几何光学 人们在制造光学仪器和解释一些光学现象的过中,总钻出了适于光学工程技术应用的 几何光学埋论。儿何光学把光在均匀介服中的传播用几何上的直线来表示,并把这种直线称 为“光线”。几何光学就是以光线米研究光在介质中传摇的理论。 几何光学不同于物理光学,它不讨论光的物理性质,不能用几何光学来解释光的干涉 衍射等现象,因为这些现象都是由光的波动性质所决定的。所以几何光学的理论有一定的局 限性和近似性。但是,一殺的光学仪器都是用一定大小的光束成象的,上述物理观象并不町 屁,所以几何光学的结论还是符合实际情况的,只有在成象光束很细时,几何光学的结论才 与际情况有明显的差别。倒如,光通过…个很大的国孔投影到屏上,照明区有着明显边 界。如果通过一个很小的孔,由于衍射现象,在屏上就出现明暗稻间的衍射图样。这种现象 只能用物理光学理论来解释。但在一般情况下很少使光束通过一个小孔,而多是过有限大 小的孔径。此,从实用的观点来看:几何光学理论仍是严密的,自重要的应用价值。 几何光学在一定条件下可以和物理光学统一起来,例朝,几何光学认为点物通过理想光 学系统成象为一几何点。而物理光学认为成象为一个黑自相间的衍射斑。其第一个暗环的半 径为 1.22A D 组是,若使波长λ→0,则ψ亦为零,此时铆理光学和几何业学有一致的结论。所以可认为 几何光学是物理光学中波长为零时的极限情况,它的近似性也就在于此。 但是对于大多数的光学技术问题,用几何光学都可以得到正确的结论它重要意义在 于用光线来描述光学系统中光的传播和成象,可以用几何学的方法来计算和设计光学乘 丽使之满足预先给定的技术要求。其解决问题的方法简单、明了、绪果仓理、可。这是用 波动理论所难于解决的。 光能和颜色两章不属于几何光学的范,因为,它们在程技术方画和几何光学一样是 光学基础部分,所以把这两章也放在第一部分中 第一章几何光学的基本定律和成象的概念 §1-1几何光学的基本概念 光波 人们对光的本性的认识是逐步发展的。直到871年马克斯卡提出电磁场学说以后,在 1888年这个学说又为实验所证明。人们才认识到光实际上是一利电磁波。从本质上说,光 和-般无线电菠并元区别。光披向周空间传播情况和水面扰动产生的波浪周围传播相 似,是横波,其振动方向光的传播方向垂 骄! 菠长/nm 直 光波区别于无线电波在于波长的不同 图1-1表水从丫射线到无我电渡的电磁波 y盐线 谱,图中的波长与频率竹采周对数标尺。在 iDo 波长为100~760m剋雨内电磁波能为人 眼所感觉,称为可见光,起出这个范的电 Y射妮 磁波,人限就感受不到了。 在矿见光谱段范围以内,不问波长引起 紫鄙光 不同颜色感觉。具有单一波长的光为“单色 上两见光 0 光。几种单色光混合而现为“复色光”。太 阳光由无限多种单色光混而成,在可见光 釭外光 H 部分可分解成为红、橙、萁,綠,青、监、 紫七种颜色的。 光和其它电磁波一样.在真空中以同 无找电域 速c传播,8=3×10"as。在空气中 调电视波带 也近似如此。而;在水,玻璃等透明介质中, 光传播速度要比在真空中慢,且随波长的 广蜇被香 不而有不同速度。 二,光 元蜗电长次 从物理学的观点看,斜射光能的物称 为发光体,或称为光源。当光源的小与辆射 光能的作用距离相比可以各路时,此源可 认为是点光源。例如;人从地球上察体积 解过太阳的恒星仍认为是发光点。们东具何光学甘,发光休发光点的概念与物理学中有历 不饲。死论本身发光的物休或者照跃的物体在研究光的传播时统称为“发光体。在讨 论光的传播时,常用毖体上某些特恋几何点来代卷这个发北休。在几何光学中认为这些特 定点为发光点,球称“点淞源”这些发光点被认为没体积和线度,所以能量密度应为无 般来说,球面波通过实际光学系统总是要发生变形,不再是球演波。相应的光束(法 线束)不再会聚在点,即不再同心光束。 从变了形的,不再是球面的块际波丽上取出一个波元或者说从宽光束中取出一束无 跟细元光束来讨论它们情况。 如图1-4所示,“13c是一波面元,b2F2F:是波元屮心点b2刚法线。根据徽分几何 对拙面的讨论可知,在波面詆上通讨某点必定有兩条法截线(通过曲而上某点法线的平丽与 曲画的交线),其中一条曲率半径最大,另一築为最小。且这两条截级互相垂直,称之为主 截线。 F 图14 如图1-4所示,曲率半径最大的波面主截线b的2的曲率中心在点F1。曲率半径最小的 波面主截线2b2C2的曲率中心在点F近主截线bb2bs并处截线a124和ce3之间的 其它截线,其率中心均处于宜线元F{F1F1上。靠近主截线2b2C3并处予截线ab1c1和 a2b间的其它截线,其曲率中心形成一条宜线元FaF2F所以该被流元上诸点的法线首 先会聚于直线元FF2F2,然后发散,再会聚第二个直线元F1P1F上。这两条短线相互垂 直,并且都垂直于波面中心点的法线或光束轴b,F2F又不交于一点的光线所形成的光束 这种结构的细光束,即垂直于波面元,彼此不招平 称为象散光柬。波面二主截润的率中心称为象散光束的焦点。象散光束所会裹的两条短线 FF2F和FiF,F称为焦线。二焦线之间的沿轴距离FFz称为象散差,它是光学系统的成 象蝕陷之一种。姬然,象散关越小,此光東越接近于亠光束,波面燃接近于球面波。 如果变形波而其有定的大小,则情况要比上述波面元复杂得多,弹见且,M,杜德罗夫 斯基《光学仪器论》一书。 §1-2几何光学的基本定律 光的传播现象按几何光学理论可以归绪为网条基本宠律娴于 、光的直线传播定律 在各向同性的均匀介质中,光沿着直线传播。”称为光的直线传播定。它是聾遍存 在的现象。用该定律可很好地解料影子的形成、日蚀、月蚀等现象。一切精密的芜文测量、 大地测量和其他测悬也都以此定律为基础。但是光并不是在所有的场合都是窥线传播的。实 验長阴,在光路中放置一个不遇明的障碍物,特刚是光通过小孔哦驶缝,光的传播将偏离 线,这是由于物理学中的衍射的缘故,将在物理光学中详细讨论。因此,光的直线传播定律 只有光在均匀介质中无阻拦的传播才能成立。 〓、潴的独立传定律 从不同的光源发出的光束以不阿方向通过空阿某点时,彼此互不影响,名光束独传 播。”称为光的独立传播定律。几束光会聚于空间菜点时,其作用是在该点处简单的叠屑。 各光束仍按各自方向灼前传播。但是,这一定律对不同发光点发出的光来说是正确的。如果 由光源上树一点发出的光分成两束,通过不同的,但长度相近的途径到达空问某点时,这些 光〔为相于光)的合成作用不是简单的叠加,也可能耜互抵消而变暗。这里光的干涉现象, 它是物理学中所讨论的一个重要的问题。 三、光线经过种均匀介质分界面的传溺期律—析射定律和反射定锋 设存一光束投射在两种透明而均匀的介质的理想平滑分界面上(为入射光〕将有一部 分光能被反射回原来的介质,这种现象为“反射”,被反射的光称为“反射光”。另-郭分光 能題过分界面射入到第二介质中去,但改变了传播方向,这种维称为“折射。被折射 光称为“折射光?。光的反射和折射分别遵 守反射定钟和折射定律。 一)反射定律在图1-5中,PQ为 理想的光滑反射界,入射光线A0和 界面上投射点的法线ON夹角AON称为入 射角,以『表之,反射光线OB和法线ON的 夹角BON称为反射角以F表示。角I和 角以锐角来景度,由光线转向法线,顺时 光滑反射界画 针方向旋转形成的角度为正。反之为负。图 图1-5 中危了为正,角为负。 反射定律可妇结为;入射光线、反射光线和投射点法线三者在闻平内,入射角和反 射角二者绝对值相等,符号相反,即入射光线和反射光线位于法线翰两侧。反射定律可表乐 为 对于粗糖的分界面,-束平行入射光投射其上,反射光将不再是平行的束、发生了无 规则的漫反射。但是对于粗表面上任一徽小的 反射面来说仍然遵守反射定律。 折射定律如图1-6所示,PQ为两 种均匀介质的理想平滑分界面,AO为入射光 线:在O点发生折射,OC为相应的折射光线。 NN为入射点O的法线,入射角AON,以表 两种介勋的 之;折射光线OC和法线NN的夹角CON′为 光滑分异面 折射角,以裘之。入射角和折射角的符号法 则也是从光线转向法线,按锐角来量度,顺时针 转成的为正,反之为负。 折射定律可归结对:入射光线、折射光线和 1-6 投射点的法浅注者在同平内,入射角的正弦与折射角正弦之比与入射角大小无关,号 两介质性质有关。对一定波长的光线,在一定温堆利乐方的条件下,该比值为一常数,等于 折射光线所在介质的折射率n与入射光线所在介压学n之比。折射定律可表示为 12 或写对 ]3 对于两种介界面的折射,nin或nsn1一常悉,称为光学不变量。对于不向的 介质对有不同效道 折射定律于1621年田射瞿尔发,故又称为斯汁尔定 在式(1-3)中,令n!=-n.!=-I;即为反射定律。这表明反射定律可以看 作为折射定律的一种特例。这在几何光学中是有重要意义的一项推论 四,量形式折射定洞甜反射定律 果介质的分界有技为复杂的函数形式,为计算低条光线经过反射和折射后的方 向,用矢形式的折射定緞稱反射定是比较方钶韵。江直角坐怀系中尖A可表小为 A=,+Ay」÷Ark 式中AAyA是欠在x。y,二坐 上的极长度;i、j、k表承x,y, (A- x方间的单位矢量。 下跹给出矢景形式折射定律。如到17 所,A阳A0分别 出射 光时位矢长,m和m分别表示护射 迎的介质的折射率。矢A"刻A",向 方为止方间,反之为负。N折射顫投 射点法线的单位矢量,其方向顺着入射光线 方问3折射定律可表示为 A XN=n(AUXN) 4) 妇入射光线矢量A和折射光线欠A的长度各取为相n’,即A=nA,A′=nA°, 则得 AxN=A: A-A)×N=0 此式说叫矢量(4′-A)和N的方向是一致的,战可写为 Ar-A=TNU (1-5 式中称为偏向常数。田N°对上式两过作点积,得 A n’ces ICOS 〔↓-3) 又有 力coS ! 772-7了2si2 n'Fti √n1-n2+(NA 由此可得 r/2-n2+(N·A)2-NA 求得F值后,便可由式(1-4)求得折射光线方向 A'=A+TN 这就是矢量形式的折射定律 奶同在m=-算的条件下可以由折射定律直接求得反射定律一样,矢量形式的反射定 律也可在相同条件下的矢量形式的折射定律导出。这只要对偏向常数r作一单处理即可 由式(1-4)的折射定律表示式,令n=-顰,得I=-了,则式(1-8)可写为 cas(一〕 2 2(N·↓) 这就是适合于反射情况下偏向常数r的表示式,将共代入式(1-8),得矢量形式的反射定律 A′=A-2N(ⅣA) 1-9 五、折率 前已述及冬种波长的光在真空 中的速度c为定值。丽在介质中, 光的传播速度0与食性利光的 被长有关,一般v小于c。对于一 定的介质,定波长的光传播速度 亦为常量。 折新团 庭波长的单色光在真空中的 传播速度()与它在给定介质中 传播速度(v}之比,定义为该介 5对指定这长的光的绝对折射F。 诙定义可由图1-8加以说明,猥设 有一束平行光束投射到两个介质的 平面分界上,所有光线入射角 炤1-8 为1,折射角为I2折射光线也相互平行。和平行光束相应的是平面波,0Q为入射平 波,O′Q′为折射后的平画波,设光在两介质中的速度分别为v1和即则线段 00'= u. 由图易见 QQ 1 JIN 0」 式相除可得 SI1 QQ n/2O0 由此可知第二介质对笫介折射率之比等于第一介质中的光速1和第介质中的光速v2 之比。显然介质对惠空的绝对折射率倌为

...展开详情
所需积分/C币:8 上传时间:2012-03-09 资源大小:10.68MB
举报 举报 收藏 收藏
分享 分享
张以谟老先生的应用光学电子版

本书在编写过程中“与时俱进”,保证基础,“推陈出新”,紧跟时代需求。本教材已改编或修订过两次,每一次都有精简和增加当代新内容。本书将基础性光学原理用于光学系统设计和像差平衡,定位于阐述光学设备的光学系统总体设计原理与光学镜头设计基础。本书仍保持四个部分:几何光学,像差理论,典型光学系统和光学系统设计。在本版修订过程中,各部分均反映了光学与光电子学的进展和光学系统设计的新发展。 本书主要修订的内容充分反映了当前光学系统设计前沿,包括现代光学系统,如微光学系统、衍射光学系统、自由曲面光学系统、自聚焦透镜光学、非球面光学系统、光纤光学系统,以及光学薄膜的选择;光电光学系统;红外光学系统和国内外光学设

立即下载
论文研究-光学3D坐标测量技术在大齿轮在位测量中的应用 .pdf

光学3D坐标测量技术在大齿轮在位测量中的应用,王岩,于殿泓,研究了光学坐标测量系统三维精密视觉测量方法,对其核心技术--数字成像器件模型及标定方法、辅助靶标技术进行分析,探索了该测量�

立即下载
光学成像技术在视觉系统中的应用概况

光学成像技术在视觉系统中的应用概况,王之虹,路方平,文章对光学成像技术进行了分类综述,主要介绍了内源信号光学成像、激光散斑成像、近红外光成像、激光扫描共聚焦显微镜成像技术的�

立即下载
光学成像技术在脑功能研究中的应用概况

光学成像技术在脑功能研究中的应用概况,王之虹,路方平,光学成像技术已经在脑功能的研究中取得了很大的发展,文章对光学成像方法进行了分类综述,主要介绍了内源信号光学成像、激光散斑成�

立即下载
光学Maxwell-Bloch方程的数值算法研究及其应用

光学Maxwell-Bloch方程的数值算法研究及其应用,李成,张华荣,建立了高精度快速求解均匀展宽二能级体系光学Maxwell-Bloch耦合方程的数值算法。通过与特定条件得到的解析解的比较,验证了算法所具�

立即下载
铌酸锂Z向通光的光学电压传感器设计研究及现场应用

铌酸锂Z向通光的光学电压传感器设计研究及现场应用,郑丰,贤天华,本文基于Pockels效应,选取具有较高电光系数的LiNbO3晶体,采用横向调制方式,设计制作了光学电压传感器,以Z向通光消除自然双折射对�

立即下载
微型光学偶极阱中单原子相干操控Rabi振荡的实现及其应用

微型光学偶极阱中单原子相干操控Rabi振荡的实现及其应用,成永杰,刁文婷,文章综述了Rabi振荡的基本原理以及微型光学偶极阱中单原子相干操控Rabi振荡的研究进展,同时介绍了其在单光子源、量子寄存器、量子�

立即下载
光学相干断层在不稳定型心绞痛临界病变中的应用研究

光学相干断层在不稳定型心绞痛临界病变中的应用研究,王珺楠,任佳君,目的:探讨光学相干断层成像( optical coherence tomography,OCT )在不稳定型心绞痛(unstable angina,UA)患者的临界病变易损斑块中的作用。方法�

立即下载
一种红光材料的制备、光学性能及其在LED中的应用

一种红光材料的制备、光学性能及其在LED中的应用,封科军,李心恬,用一个含二苯乙炔的β-二酮类配体和1,10-邻啡罗啉作为第二配体来制备一个新的三元Eu(III)配合物。这个配合物具有较高的热稳定性,同�

立即下载
论文研究-基于失调量的光学折叠腔稳定性研究及应用 .pdf

基于失调量的光学折叠腔稳定性研究及应用,万大平,刘红斌,为了对激光谐振腔体进行优化设计,运用光学传输矩阵理论,借助Z型折叠腔激光器的等效简化模型对该激光腔的稳定性进行了研究.分析了��

立即下载
基于视线测量的自主光学相对导航方法及其在近距离交会对接中的应用研究

基于视线测量的自主光学相对导航方法及其在近距离交会对接中的应用研究,贺江涛,李爽,以合作航天器近距离交会为应用背景,发展了基于视线测量的自主光学相对导航算法。首先,基于透视投影模型的共线方程,给出导航测�

立即下载
光学应变测量系统的研究现状与展望

光学应变测量系统的研究现状与展望,李娜,金霞,随着科学技术的发展,应变测量技术已为公众所瞩目,而光学测量技术应用到应变测量中则成为国内外学者关注的重心。文中分析了目前国�

立即下载
大尺寸WSe2薄膜可控制备及其光学特性

大尺寸WSe2薄膜可控制备及其光学特性,项昂之,李孟林,单层的二硒化钨具有直接带隙,并在光电器件、催化等领域存在显著的应用潜力,是近期科学界研究热门材料之一。相较于同类的MoS2,�

立即下载
碲修饰的硅纳米线合成、表征及光学性质

碲修饰的硅纳米线合成、表征及光学性质,杨丽,唐含笑,硅纳米线,一种重要的一维半导体纳米材料,基于它们的表面依赖性能及其优异的光、电、力、热和化学性质,以及潜在的实际应用已越�

立即下载
论文研究-化学浴沉积ZnSe薄膜及其光学特性研究 .pdf

化学浴沉积ZnSe薄膜及其光学特性研究,陈良艳,张道礼,ZnSe作为重要的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族半导体,在蓝绿光发射器件、非线性光电器件、红外器件以及薄膜太阳能电池等方面有着广泛的应用。化学�

立即下载
高压下Co4B6O13电子结构及光学性质的第一性原理研究

高压下Co4B6O13电子结构及光学性质的第一性原理研究,侯嘉慧,程南璞,硼酸盐在非线性光学中有广泛应用,并且过渡金属离子由于具有未充满的价层d轨道也表现出独特的性质,因此为清楚高压下过渡金属硼�

立即下载
三氰呋喃苯多烯共轭化合物电子结构对电子光谱及二阶非线性光学性质的影响

三氰呋喃苯多烯共轭化合物电子结构对电子光谱及二阶非线性光学性质的影响,阚玉和,,以量子化学半经验AM1方法优化几何构型为基础,应用INDO/CI方法对几种具有三维结构的三氰呋喃苯多烯及其脂环化化合物进行电子光谱计�

立即下载
不同形貌的金纳米材料的电化学生长及其SERS基底的应用

不同形貌的金纳米材料的电化学生长及其SERS基底的应用,刘方菁,钱卫平,表面增强拉曼散射(SERS)作为一种光学检测方法具有特异性好和灵敏度高的优点,金、银等金属纳米结构可产生SERS效应,应用于化学分�

立即下载
论文研究-基于散射测量技术在先进制程中应用的研究 .pdf

基于散射测量技术在先进制程中应用的研究,梁昕,荣国光,为了解决CD-SEM等方法在量测CD时所面临的局限性,以及提供强有力的晶圆轮廓检测方案一满足生产的需求,基于散射测量法的光学轮廓测�

立即下载
切片技术在聚合物材料显微学表征中的应用

切片技术在聚合物材料显微学表征中的应用,陈利,,通过切片过程可将聚合物材料切割成适合透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、光学显微镜(LM)等显微学表征的薄片,将切片�

立即下载