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目录1

绪言1

第一章 几何光学2

§1.1 折射和反射2

1.1.1 折射2

1.1.2 反射和全内反射3

1.1.3 全反射的应用3

1.1.4 菲涅耳公式4

§1.2 光导纤维8

1.2.1 光纤的数值孔径N.A8

1.2.2 光纤中子午光线的几何程长和反射次数9

1.2.3 光纤中光能的损耗及其透射率10

1.2.4 渐变折射率光纤11

1.2.5 光纤传感器11

1.3.1 单球面的折射12

§1.3 单球面成像12

1.3.2 球面反射镜15

1.3.3 玻璃微珠的定向反射特性16

§1.4 薄透镜成像16

1.4.1 成像公式16

1.4.2 透镜和负透镜17

§1.5 厚透镜及透镜组成像18

1.5.1 主平面18

1.5.2 作图法19

1.5.3 高斯公式19

1.5.4 牛顿公式20

1.5.5 像的放大率20

§1.6 拉格朗日—亥姆霍兹不变量20

§1.7 像差概述22

习题23

2.1.2 人眼的光焦度及其调节24

2.1.1 人眼的生理结构及简约眼24

第二章 光学仪器24

§2.1 眼睛24

2.1.3 眼睛的缺陷及其校正25

2.1.4 虹膜与瞳孔26

2.1.5 分辨本领及视觉灵敏度26

§2.2 照相系统27

2.2.1 照相物镜27

2.2.2 感光胶片28

2.2.3 快门速度和光圈数32

§2.3 投影系统33

§2.4 简单放大镜34

§2.5 显微镜35

§2.6 望远镜36

§2.7 内调焦、准直和自准直望远镜37

2.7.1 内调焦望远镜37

2.7.2 准直仪（平行光管）38

2.7.3 自准直目镜40

习题42

第三章 高速摄影43

§3.1 高速摄影概述43

3.1.1 高速摄影的定义43

3.1.2 基本术语44

3.1.3 高速摄影的分类45

3.1.4 高速摄影的信息论45

§3.2 单幅高速摄影47

3.2.1 短暂闪光的光源47

3.2.2 高速快门47

§3.3 间歇式高速摄影机48

§3.4 光学补偿式高速摄影机49

3.4.1 棱镜补偿式高速摄影机49

3.4.2 反射镜补偿式高速摄影机50

§3.5 鼓轮式高速摄影机51

3.5.1 有补偿器的鼓轮式高速摄影机51

3.5.2 保护快门52

3.5.3 鼓轮式狭缝扫描摄影机52

§3.6 转镜式高速摄影机54

3.6.1 扫描式和分幅式54

3.6.2 同步型和等待型56

§3.7 变像管高速摄影57

§3.8 网格高速摄影57

§3.9 闪光高速摄影58

§3.10 特种高速摄影58

3.10.1 射线高速摄影58

3.10.2 高速阴影、纹影和干涉摄影59

习题61

4.1.1 辐射度学单位62

§4.1 辐射度学和光度学62

第四章 光源和探测器62

4.1.2 光度学单位63

4.1.3 点源65

4.1.4 扩展源65

4.1.5 漫反射面66

4.1.6 像的照度66

4.1.7 像的亮度67

4.1.8 定向辐射体68

§4.2 光源69

4.2.1 黑体辐射源69

4.2.2 谱线源70

4.2.3 发光二极管（LED）71

§4.3 探测器72

4.3.1 光电探测器的工作原理与分类72

4.3.2 光电探测器的性能参数73

4.3.3 光电管75

4.3.4 光电倍增管76

4.3.5 光敏电阻80

4.3.6 光电二极管81

4.3.7 光电雪崩管81

§4.4 电荷耦合器件（CCD）82

4.4.1 CCD的电荷存贮和传输82

4.4.2 信号电荷的产生85

4.4.3 信号输出装置85

4.4.4 CCD像感器85

习题86

第五章 光的干涉及其应用87

§5.1 光波的数学描述和光波的叠加87

5.1.1 光波的数学描述87

5.1.2 光波的叠加88

§5.2 波阵面分割的干涉88

5.2.2 多缝干涉89

5.2.1 双缝干涉89

§5.3 振幅分割的干涉90

5.3.1 斯托克斯的倒逆关系91

5.3.2 双光束干涉91

5.3.3 多次反射的干涉92

§5.4 光的相干性94

5.4.1 时间相干性94

5.4.2 空间相干性95

§5.5 激光位移干涉仪97

5.5.1 位移干涉仪的基本公式97

5.5.2 几种位移干涉仪的结构特点98

§5.6 迈克尔逊干涉仪的两种变形101

5.6.1 泰曼—格林干涉仪101

5.6.2 马赫—秦特干涉仪101

5.7.2 法布里—珀罗干涉仪的特性102

5.7.1 法布里—珀罗干涉仪与标准具的结构102

§5.7 法布里—珀罗干涉仪102

5.7.3 利用F—P干涉仪测速105

5.7.4 从干涉图样求波长差Δλ106

§5.8 激光速度干涉仪108

5.8.1 VISAR的基本原理109

5.8.2 ΔK的检测与信号处理110

5.8.3 在VISAR中关于相干性的考虑110

5.8.4 VISAR中关于滞后臂光路的选择112

5.8.5 VISAR的光路布置113

§5.9 光纤干涉仪114

5.9.1 光纤迈克尔逊干涉仪114

5.9.2 光纤马赫一秦特干涉仪115

5.9.3 光纤环形干涉仪116

5.10.1 单层光学膜117

§5.10 光学薄膜117

5.9.4 光纤法布里—珀罗干涉仪117

5.10.2 多层光学膜120

5.10.3 干涉滤光片121

习题122

第六章 衍射现象及其应用123

§6.1 衍射理论123

6.1.1 惠更斯—菲涅耳原理123

6.1.2 菲涅耳—基尔霍夫公式124

6.1.3 基尔霍夫衍射公式的近似124

6.1.4 巴俾涅原理127

§6.2 夫琅和费单缝衍射及其应用127

6.2.1 夫琅和费单缝衍射和矩孔衍射图样127

6.2.2 单缝衍射的应用129

§6.3 夫琅和费圆孔衍射及其应用131

6.3.1 夫琅和费圆孔衍射131

6.3.2 夫琅和费圆孔衍射的应用133

§6.4 光栅衍射及光栅光谱仪134

6.4.1 衍射光栅134

6.4.2 光栅光谱仪及其性能参数140

§6.5 菲涅耳衍射及菲涅耳透镜142

6.5.1 圆孔和圆屏菲涅耳衍射实验142

6.5.2 菲涅耳半波带法142

6.5.3 菲涅耳透镜144

习题145

第七章 全息的原理和应用147

§7.1 全息照相的基本原理147

7.1.1 物体光波波面的记录和再现147

7.1.2 同轴全息和离轴全息150

§7.2 全息照相实验150

7.2.1 光源及稳定性要求150

7.2.2 记录介质及其处理151

§7.3 全息干涉计量153

7.3.1 实时全息干涉计量154

7.3.2 双曝光全息干涉计量156

7.3.3 连续曝光全息干涉计量158

习题159

第八章 光的偏振及其应用160

§8.1 偏振现象、起偏与检偏160

8.1.1 自然光、部分偏振光、完全偏振光160

8.1.2 获得偏振光的方法160

8.1.3 马吕斯定律162

§8.2 晶体的双折射现象162

8.2.1 双折射162

8.2.2 用惠更斯原理解释双折射现象162

8.2.3 折射率椭球164

8.2.4 偏振棱镜164

8.2.5 波片、？波片和？波片166

§8.3 椭圆偏振光和圆偏振光167

§8.4 偏振光的干涉168

§8.5 电光效应170

8.5.1 克尔效应170

8.5.2 泡克耳斯效应172

§8.6 光弹性测试原理174

8.6.1 应力和应变174

8.6.2 应力—光学定律176

8.6.3 平面偏振布置中的光弹性效应176

8.6.4 圆偏振光场中的光弹性效应178

8.6.5 整数级等差线的观察与识别180

§8.7 旋光现象181

§8.8 磁光效应183

8.8.1 法拉弟效应183

习题184

8.8.2 塞曼效应184

第九章 光学多普勒效应及其应用186

§9.1 多普勒效应186

9.1.1 声学多普勒效应186

9.1.2 光学多普勒效应188

§9.2 光学多普勒频移量的检测193

§9.3 多普勒测速装置的典型光路194

§9.4 速度方向的鉴别197

§9.5 双频激光位移干涉仪200

习题202

第十章 辐射测温技术203

§10.1 物体的亮温和隐丝式光测高温计203

10.1.1 物体的亮温203

10.1.2 亮温的测量及隐丝式光测高温计203

10.1.3 由物体的亮温求其真实温度204

10.2.1 物体的色温207

10.2.2 由物体的色温求其真实温度207

§10.2 物体的色温及相关的测温法207

§10.3 辐射温度计208

§10.4 瞬态测温技术——光电比色测温法210

习题213

第十一章 激光器214

§11.1 激光的基本原理214

1 1.1.1 原子的能级结构214

11.1.2 自发辐射和受激辐射215

11.1.3 粒子数反转217

11.1.4 工作物质的增益系数218

11.1.5 光学谐振腔219

11.1.6 激光器的频率特性220

11.1.7 激光的横模221

§11.2 在测试中应用的激光器222

11.2.1 氦氖激光器222

11.2.2 红宝石激光器226

习题227

第十二章 红外辐射的传播和探测228

§12.1 红外线的发射228

12.1.1 红外辐射的基本定律228

12.1.2 红外辐射源230

§12.2 红外线的传输234

12.2.1 红外辐射在大气中的传输234

12.2.2 红外光学系统的选择236

§12.3 红外辐射的探测240

12.3.1 红外辐射的探测器240

12.3.2 红外辐射的调制242

§12.4 红外技术应用概述247

附录Ⅰ、Ⅱ248

附录Ⅲ249

参考文献249

习题答案251