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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MTF785

四、调节787

五、瞳孔的变化787

二、视力(分辨)与MTF788

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MTF809

(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