工程光学的清华大学出版社
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发布时间：2022-04-29 17:13
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时间：2023-10-22 10:44
书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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时间：2023-10-22 10:44
书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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时间：2023-10-22 10:44
书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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时间：2023-10-22 10:44
书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
中图法二级分类:
书号:
简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
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书名:普通高等教育十五国家级规划教材--工程光学
出版社:清华大学出版社
定价:48
条形码:9787302127222
ISBN:ISBN 7-302-12722-0
作者:田芊 廖延彪 孙利群
印刷日期:2006-5-1
出版日期:2006-5-1
精装平装_开本_页数:平装16开,537页
中图法:
中图法一级分类:
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简介: 本书以工程光学为体系，从光学技术的角度，介绍了光学的一些基本概念、原理、方法及其应用。
本书共分10章，介绍了光波的基本性质和几何光学、物理光学、现代光学的有关内容。其中，几何光学的内容有光的成像技术、光学像的记录和显示技术、光学测量技术；物理光学的内容有光的干涉技术、光的衍射技术、光的偏振技术、光的调制技术；现代光学的内容有激光技术、光波导技术。
本书可作为机械类非光学专业的本科生教材或教学参考书，亦可供有关工程技术人员参考。
前 言
我国的光学专业，有的设置在机械工程院系，有的设置在电子工程院系，有的设置在物理学院系，因此，有关光学的教材版本很多。本《工程光学》主要是为了机械类非光学专业的学生进一步学习光学的有关知识而编写的。
大部分为本科生编写的光学教材，包括了几何光学和物理光学两部分内容。本《工程光学》同样也主要以这两部分内容为主，但考虑到机械类非光学专业学生的课程*设置中有关光学的课程较少，为了使这些学生对光学有更全面的了解，本教材中也包括了现代光学的许多内容。这本《工程光学》是为了给这部分学生在学习这门课程时提供一本教材或教学参考书，同时也希望能够成为其他有关工程技术人员的学习参考书。
考虑到本教材主要是面向机械类非光学专业的学生，因此除介绍光学的有关最基本的理论之外，更多的是侧重于光学理论的应用，即从光学技术的角度来进行讲述，而这也是本教材之所以称为《工程光学》的原因。这样的考虑，也许会导致对光学理论的介绍较为肤浅，影响学生对光学科学的深入理解，但却能够避免学生在学习物理基础课后再学习光学的重复与枯燥，让学生们能够感到光学的实用性，认识到学习光学大有益处。
对于机械类非光学专业的学生，应该学习和掌握一些光学技术、电子技术，这样可以使这些学生的知识更为全面，以便更好地面对今后实际工作的要求和挑战。我们从20世纪90年代开始，在清华大学精密仪器与机械学系给机械制造专业的学生开设了工程光学课程，基于以上这些考虑，我们对该课程的内容和讲授安排进行了探索。授课10多年以来，从一些学生学习时的反应和毕业生的反馈情况来看，我们的考虑和探索基本是正确的，但还需要完善。
由于本教材的目的是对光学这一学科所包含内容的全貌有一个介绍，因此所选编的内容及篇幅较多一些。在利用本教材讲授工程光学课程时，可以根据教学计划和课时安排选择其中的部分内容，有些内容可以不讲而作为扩大知识面自学。
本教材由清华大学田芊、廖延彪、孙利群共同编写。廖延彪编写第1，5，6章和第7章部分内容以及第10章，孙利群编写第2，3，8章，田芊编写绪论、第4，9章和第7章部分内容以及附录，最后由田芊对本教材的完成进行定稿。在本教材编写时，我们参考了许多同类教材，学习和借鉴了这些教材的内容和方法，获益匪浅，在此深表谢意。在编写过程中，许多人提出了宝贵意见，为本教材的绘图和校对出版工作付出了辛劳，在此一并致谢。本教材一定有不足之处，恳请给予批评指正。
编者
2006年2月
目录:绪论1
0.1光学是一门重要而有用的科学与技术1
0.2光学一直在发展中并会有更大的发展2
0.3工程光学是着重于应用的科学与技术5
0.4工程光学的学习与课程安排6
第1章光波的基本特性8
1.1光的波动理论8
1.1.1光波与电磁波8
1.1.2平面波，球面波，柱面波10
1.1.3谐波12
1.1.4高斯光束15
1.2平面光波在各向同性介质分界面上的反射和折射17
1.2.1反射定律和折射定律17
1.2.2菲涅耳公式19
1.2.3反射率和透射率21
1.2.4反射和折射时的偏振25
1.2.5反射和折射时的相位26
1.2.6全反射27
1.3光波在金属表面上的反射和折射30
习题33
第2章光的成像技术35
2.1几何光学原理35
2.1.1实验三定律35
2.1.2全反射37
2.1.3费马原理38
2.2光学成像41
2.2.1基本概念与符号规则41
2.2.2单一球面成像42
2.2.3薄透镜成像45
2.2.4组合透镜成像51
2.2.5光阑55
2.3光学设计基础59
2.3.1光线的光路计算59
2.3.2像差理论66
2.4光学材料71
2.4.1光学玻璃71
2.4.2光学晶体78
2.4.3光学塑料81
2.5光度学基础84
2.5.1光度学量及其单位84
2.5.2光传播过程中光学量的变化规律88
2.5.3成像系统像面的照度92
习 题96
第3章光学像的记录和显示技术100
3.1眼睛和助视仪器100
3.1.1眼睛及其光学系统100
3.1.2放大镜和显微镜107
3.1.3望远镜的工作原理110
3.2光学成像器件114
3.2.1感光底片114
3.2.2电荷耦合器件116
3.2.3互补金属氧化物半导体123
3.3光学摄像系统127
3.3.1摄影物镜的光学特性128
3.3.2摄影物镜的基本类型131
3.3.3取景系统和调焦系统132
3.3.4电视摄像系统136
3.4光学显示系统139
3.4.1光学投影系统139
3.4.2光电显示系统145
习 题153
第4章光的干涉技术156
4.1产生光波干涉的条件156
4.1.1光波产生干涉现象的分析157
4.1.2产生光波干涉的必要条件158
4.1.3产生光波干涉的补充条件159
4.2分波面双光束干涉160
4.2.1双缝分波面双光束干涉160
4.2.2分波面双光束干涉的其他实验装置163
4.2.3干涉条纹清晰程度的影响因素165
4.3分振幅双光束干涉170
4.3.1平板分振幅干涉170
4.3.2等倾干涉171
4.3.3等厚干涉175
4.4双光束干涉仪181
4.4.1迈克尔逊干涉仪182
4.4.2斐索干涉仪186
4.4.3马赫?曾德尔干涉仪188
4.4.4赛格纳克干涉仪188
4.5多光束干涉192
4.5.1多束光干涉的光强分布192
4.5.2多光束干涉仪198
4.5.3多光束干涉的应用202
4.6薄膜光学简介204
4.6.1单层光学膜205
4.6.2多层光学膜208
4.6.3光学薄膜的制备及其应用213
习 题216
第5章光的衍射技术220
5.1衍射的基本理论220
5.1.1惠更斯?菲涅耳原理220
5.1.2夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射224
5.2夫琅禾费单缝衍射226
5.2.1衍射光强的计算226
5.2.2对衍射光强分布公式的分析228
5.3夫琅禾费圆孔衍射229
5.4巴比涅原理233
5.5夫琅禾费多缝衍射234
5.5.1双缝的干涉和衍射234
5.5.2多缝的干涉和衍射237
5.6菲涅耳衍射241
5.6.1圆孔衍射和圆屏衍射241
5.6.2直边衍射244
5.6.3波带片 245
5.7衍射光栅248
5.7.1平面衍射光栅248
5.7.2闪耀光栅252
5.7.3光谱仪255
5.8全息技术257
5.8.1全息原理和全息图种类257
5.8.2全息技术应用举例261
5.9傅里叶光学263
5.9.1概述263
5.9.2薄透镜的傅里叶变换性质264
5.9.3光学傅里叶变换266
5.9.4光信息处理及其应用268
5.10二元光学269
5.10.1概述269
5.10.2二元光学的特点271
5.10.3二元光学器件的制作271
5.10.4二元光学的应用272
5.11近场光学275
5.11.1概述275
5.11.2近场光学原理275
5.11.3近场光学应用举例276
习 题278
第6章光的偏振技术281
6.1光的偏振特性281
6.1.1光的横波性281
6.1.2光波的偏振态283
6.1.3偏振光的表示方法286
6.2平面光波在晶体中的传播特性290
6.2.1晶体的介电张量290
6.2.2各向异性晶体中的单色平面光波292
6.2.3平面光波在晶体中的传播--解析法293
6.2.4平面光波在晶体中的传播--图解法296
6.3平面光波在晶体表面上的反射和折射301
6.3.1光波在晶体表面上的反射定律和折射定律301
6.3.2单轴晶体中的光路303
6.4偏振器件304
6.4.1概述304
6.4.2反射型偏振器304
6.4.3双折射型偏振器305
6.4.4二向色型偏振器307
6.4.5波片和补偿器308
6.4.6退偏器312
6.5通过光学元件后光强的计算313
6.5.1概述313
6.5.2用琼斯矢量计算313
6.5.3用斯托克斯矢量计算313
6.5.4用邦加球表示314
6.6偏振光的干涉315
6.6.1概述315
6.6.2平行光的偏振光干涉316
6.6.3会聚光的偏振光干涉318
6.7晶体的旋光性321
6.8偏振光仪器322
6.8.1旋光仪322
6.8.2椭偏仪323
习 题325
第7章光调制技术327
7.1非线性光学简介327
7.1.1概述327
7.1.2介质的非线性特性328
7.1.3非线性效应产生和频329
7.1.4非线性效应产生二次谐波332
7.1.5非线性效应产生差频332
7.1.6光纤中的非线性特性333
7.1.7受激非弹性散射334
7.2光的调制335
7.2.1幅度调制和光强调制335
7.2.2频率调制和相位调制337
7.2.3脉冲调制338
7.3电光调制339
7.3.1线性电光效应339
7.3.2晶体的线性电光系数341
7.3.3KDP晶体的线性电光效应343
7.3.4电光调制器件347
7.4磁光调制349
7.4.1磁致旋光效应349
7.4.2晶体的法拉第效应350
7.5声光调制352
7.5.1弹光效应352
7.5.2声光衍射353
习 题356
第8章光学测量技术357
8.1光学测量的基本装置357
8.1.1光具座及其基本部件357
8.1.2精密测角仪364
8.2光学玻璃的测量367
8.2.1光学玻璃折射率与色散的测量367
8.2.2光学玻璃的双折射测量371
8.2.3有色光学玻璃光谱特性的测量375
8.3光学零件的测量377
8.3.1光学零件面形偏差的测量377
8.3.2球面曲率半径的测量381
8.3.3平面光学零件光学不平行度的测量384
8.3.4焦距和顶焦距的测量389
8.4典型光学系统特性参数测量392
8.4.1显微系统特性参数检测392
8.4.2望远系统光学特性参数检测395
8.4.3照相物镜光学特性参数检测402
习 题410
第9章激光技术413
9.1激光的产生与特性413
9.1.1激光的产生413
9.1.2激光的特性414
9.2光的量子性与波粒二象性415
9.2.1光电效应与光量子（光子学）415
9.2.2光的波粒二象性417
9.2.3原子的能级分布417
9.3激光原理419
9.3.1原子的跃迁419
9.3.2激光器的构成423
9.3.3光学谐振腔426
9.3.4激光的模式430
9.4激光器433
9.4.1气体激光器433
9.4.2固体激光器440
9.4.3半导体激光器443
9.5激光技术451
9.5.1激光准直技术451
9.5.2激光测距技术453
9.5.3激光调制技术458
9.5.4激光稳频技术460
9.5.5激光脉冲技术466
9.5.6激光存储技术471
习 题475
第10章光波导技术 476
10.1概述476
10.1.1光波导476
10.1.2光导纤维477
10.2平面光波导的传输特性480
10.2.1平板光波导的结构480
10.2.2平板波导的模式480
10.2.3光波导损耗481
10.3光波导器件482
10.3.1光波导调制器482
10.3.2电光调制器483
10.3.3声光调制器484
10.3.4周期波导和反射滤波器485
10.3.5光波导偏振器486
10.3.6波导激光器486
10.4光波导耦合487
10.4.1光波导透镜488
10.4.2光波导反射镜和棱镜489
10.5集成光学系统举例489
10.5.1射频频谱分析仪490
10.5.2微型光波导陀螺仪491
10.6光纤的特性492
10.6.1均匀折射率光纤的光线理论492
10.6.2光纤的损耗493
10.6.3光纤的色散494
10.6.4光纤的偏振494
10.7特种光纤495
10.7.1变折射率光纤495
10.7.2红外光纤500
10.7.3塑料光纤501
10.8光纤器件501
10.8.1光纤连接器和耦合器502
10.8.2光纤波分/波合器502
10.8.3光纤偏振控制器503
10.8.4光纤滤波器503
10.8.5光纤光栅505
10.8.6光纤放大器和激光器505
10.9光纤传感器506
10.9.1概述506
10.9.2振幅调制传感型光纤传感器507
10.9.3相位调制传感型光纤传感器508
10.9.4偏振调制型光纤传感器512
10.9.5波长调制型光纤检测系统512
10.9.6传光型光纤检测系统513
附录A张量的基本知识515
附录B矢量分析与场论520
附录C电磁场理论的基本方程525
参考文献535
