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圖書介紹


現代光學工程(第4版)


[美] 沃倫J.史密斯(Warren J.Smith) 著

    

发表于2020-06-01

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齣版社: 化學工業齣版社
ISBN:9787122110770
版次:4
商品編碼:10811096
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2011-08-01
用紙:膠版紙
頁數:629
正文語種:中文

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具體描述

編輯推薦

  《現代光學工程(第4版)》由世界著名光學專傢Warren J. Smith先生所著,反映瞭光學工程和透鏡設計技術的最新進展。本書可以長期作為光學教材和參考書。全書內容豐富,不僅有成熟的光學工程理論基礎、計算公式和分析方法,而且包括對光學工程問題的討論和解決方案;不僅考慮到光學技術問題,而且還有經濟成本的分析。與其他同類書籍相比,該書全麵考慮到設計、製造和測量技術,首次介紹使用“庫存”透鏡,從而“變廢為寶”。既闡述瞭普通的球麵透鏡係統、棱鏡係統、反射及摺反係統,同時又討論瞭非球麵和衍射係統。為使讀者全麵瞭解現代光學工程的含義,書中還介紹瞭光學材料、光學鍍膜、人眼特性和光度學技術。本書具有如下特點:
  ■ 提供關於光學工程理論、設計和應用的最新資料;
  ■ 150多個詳細插圖;
  ■ 本版的新穎之處:提供新的光綫追跡、光學係統設計和三級像差理論方麵的內容;新的透鏡設計;新的光學設計軟件;新的問題和練習。

內容簡介

  《現代光學工程》(原著第四版)內容豐富,實用性強,是世界著名光學專傢Warren J. Smith 先生60多年豐富工作經驗的總結。本書內容不僅有成熟的光學工程理論基礎、計算公式和分析方法,而且包括對光學工程問題的討論和解決方案;不僅考慮到光學技術問題,而且還有經濟成本的分析。該書全麵考慮到設計、製造和測量技術,尤其體現在對係統總體布局的經典案例分析(第14章)、對光學工程中存在的實際問題的分析(第20章)、最有效地利用現有“庫存”透鏡(第21章),以及62種光學係統的設計實例(第19章)。既闡述瞭普通的球麵透鏡係統、棱鏡係統、反射及摺反係統,同時又討論瞭非球麵和衍射係統。
  《現代光學工程》可供光電子學領域從事光學儀器設計、光學係統和光機結構設計的設計師、光學零件製造工藝師和工程師閱讀,也可以作為相關專業本科生、研究生和教師的參考書。

作者簡介

  Warren J. Smith 先生,畢業於羅徹斯特(Rochester)大學光學工程學院,在光學領域有60多年的工作經驗,是世界上非常有聲望的科學傢。先後在田納西州(TN)Oakridge的柯達(Eastman Kodak)公司、伊利諾伊州(IL)芝加哥市Simpson光學製造公司(光學總工程師);加州(CA)Santa Barbara市的Raytheon公司(光學部經理)、Santa Barbara紅外公司(研究和發展部主任)和Santa Barbara應用光學研究開發部(副總經理)工作。
  Warren J. Smith 先生是美國光學協會(OSA)芝加哥分部的創始人和主席;先後擔任過南加州(OSSC)光學協會主席、美國光學協會主席、SPIE美國協會主席,是美國光學協會(OSA)、國際工程師協會(SPIE)和南加州光學協會資深會員,獲得SPIE頒發的終身金奬。
  著有“近代光學工程—光學係統設計(Modern optical engineering-The design of optical systems)”,“近代光學係統設計手冊(Modern lens design-A resource manual)”和“實用光學係統總體布局(Practical optical systems layout)”等著作。
  Warren J. Smith 先生是一位資深教育傢,在威斯康星(Wisconsin)大學教授光學課程,並為SPIE、OSA和世界各地的公司和政府機構傳授光學知識。

目錄

第1章 光學基礎知識
1.1 電磁光譜
1.2 光波的傳播
1.3 Snell 摺射定律
1.4 簡單透鏡和棱鏡對波前的作用
1.5 乾涉和衍射
1.6 光電效應
練習
參考文獻
第2章 高斯光學:基點
2.1 概述
2.2 光學係統的基點
2.3 像的位置和大小
2.4 成像公式匯總
2.5 不在空氣中的光學係統
練習
參考文獻
第3章 近軸光學和計算
3.1 光綫在一個錶麵上的摺射
3.2 近軸區域
3.3 通過幾個錶麵的近軸光綫追跡
3.4 焦點和主點的計算
3.5 “薄透鏡”
3.6 反射鏡
練習
參考文獻
第4章 光學係統方麵的考慮
4.1 分離透鏡係統
4.2 光學不變量
4.3 矩陣光學
4.4 y�瞴bar圖
4.5 Scheimpflug 條件
4.6 符號規則總結
練習
參考文獻
第5章 初級像差
5.1 概述
5.2 像差多項式和賽德像差
5.3 色差
5.4 透鏡形狀和光闌位置對像差的影響
5.5 像差隨孔徑和視場的變化
5.6 光程差(波前像差)
5.7 像差校正和剩餘像差
5.8 光綫交點麯綫和像差的“級”
5.9 縱嚮像差、橫嚮像差、波前像差(OPD)和角像差之間的關係
練習
參考文獻
第6章 三級像差理論和計算
6.1 概述
6.2 近軸光綫追跡
6.3 三級像差:錶麵貢獻量
6.4 三級像差:薄透鏡,光闌移動公式
6.5 計算實例
參考文獻
第7章 棱鏡和反射鏡係統
7.1 概述
7.2 色散棱鏡
7.3 “薄”棱鏡
7.4 最小偏摺量
7.5 消色差棱鏡和直視棱鏡
7.6 全內反射
7.7 一個平麵的反射
7.8 平麵平行闆
7.9 直角棱鏡
7.10 屋脊棱鏡
7.11 正像棱鏡係統
7.12 倒像棱鏡
7.13 五(角)棱鏡
7.14 菱形棱鏡和分束鏡
7.15 平麵反射鏡
7.16 棱鏡和反射鏡係統的設計
7.17 製造誤差分析
參考文獻
第8章 人眼特性
8.1 概述
8.2 眼睛的構造
8.3 眼睛的特性
8.4 眼睛的缺陷
實驗
練習
參考文獻
第9章 光闌,孔徑,光瞳和衍射
9.1 概述
9.2 孔徑光闌和光瞳
9.3 視場光闌
9.4 漸暈
9.5 消雜散光光闌、冷光闌和擋光闆
9.6 遠心光闌
9.7 孔徑和像的照度——f數和餘弦四次方定律
9.8 焦深
9.9 孔徑的衍射效應
9.10 光學係統的分辨率
9.11 高斯(激光)光束的衍射
9.12 傅裏葉變換透鏡和空間濾波
練習
參考文獻
第10章 光學材料
10.1 反射、吸收和色散
10.2 光學玻璃
10.3 特種玻璃
10.4 晶體材料
10.5 光學塑料
10.6 吸收濾光片
10.7 散射材料和投影屏
10.8 偏振材料
10.9 光學膠和溶劑
練習
參考文獻
第11章 光學鍍膜
11.1 介電質反射和乾涉濾光片
11.2 反射膜
11.3 分劃闆
練習
參考文獻
第12章 輻射度學和光度學原理
12.1 概述
12.2 逆平方定律;光強度
12.3 輻射率和朗伯(Lambert)定律
12.4 半球內的輻射
12.5 散射光源産生的輻照度
12.6 像的輻射度學
12.7 光譜輻射度學
12.8 黑體輻射
12.9 光度學
12.10 照明裝置
練習
參考文獻
第13章 光學係統總體布局
13.1 望遠鏡和無焦係統
13.2 場鏡和中繼係統
13.3 齣瞳、眼睛和分辨率
13.4 簡單顯微鏡和放大鏡
13.5 復式顯微鏡
13.6 測距機
13.7 輻射計和醫用光學
13.8 光縴光學
13.9 變形係統
13.10 變光焦度(變焦)係統
13.11 衍射錶麵
練習
參考文獻
第14章 係統總體布局中的案例分析(經典案例)
14.1 概述
14.2 攝遠物鏡
14.3 反攝遠透鏡
14.4 轉像係統(中繼係統)
14.5 轉像係統(14.4節中)的孔徑光闌
14.6 短距離望遠鏡
14.7 14.6節的場鏡
14.8 14.7節的光綫追跡
14.9 125倍顯微鏡
14.10 Brueke 125×放大鏡
14.11 4×機械補償變焦物鏡
14.12 計算機繪製係統布局圖
14.13 設計有外部冷光闌的消色差中紅外係統
第15章 波前像差和調製傳遞函數(MTF)
15.1 概述
15.2 光程差:焦點漂移
15.3 光程差:球差
15.4 像差(容限)公差
15.5 像的能量分布(幾何)
15.6 點和綫擴散函數
15.7 由於球差造成光斑的幾何尺寸
15.8 調製傳遞函數
15.9 方波與正弦波靶標
15.10 特殊調製傳遞函數:衍射受限係統
15.11 徑嚮能量分布
15.12 具有初級像差光學係統的點擴散函數
練習
參考文獻
第16章 光學設計的基礎知識
16.1 概述
16.2 簡單的彎月形照相物鏡
16.3 對稱原理
16.4 消色差望遠物鏡(薄透鏡理論)
16.5 消色差望遠物鏡(設計形式)
16.6 光學設計中的衍射錶麵
16.7 庫剋(Cooke)三分離消像散物鏡:三級理論
16.8 自動設計
16.9 對一些實際問題的考慮
練習
參考文獻
第17章 目鏡、顯微鏡和照相物鏡的設計
17.1 望遠係統和目鏡
17.2 顯微物鏡
17.3 照相物鏡
17.4 聚光鏡係統
17.5 簡單透鏡的像差特性
練習
參考文獻
第18章 反射鏡和摺反式係統的設計
18.1 反射係統
18.2 球麵反射鏡
18.3 拋物麵反射鏡
18.4 橢球麵和雙麯麵反射鏡
18.5 雙反射鏡係統的公式
18.6 過原點的錐形截麵
18.7 施密特(Schmidt)係統
18.8 Margin反射鏡(內錶麵鍍膜反射鏡)
18.9 Bouwers[或馬剋蘇托夫(Maksutov)]係統
18.10 對簡單光學係統彌散斑尺寸的快速計算
練習
參考文獻
第19章 物鏡設計實例集、分析和說明
19.1 概述
19.2 物鏡的數據錶
19.3 光綫追跡圖
19.4 關於調製傳遞函數的注釋
19.5 物鏡目錄
19.6 物鏡設計實例
參考文獻
第20章 光學工程中的實際問題
20.1 光學加工
20.2 光學技術要求和公差
20.3 光學裝配技術
20.4 光學實驗室中的實際問題
20.5 公差預算實例
參考文獻
第21章 最有效地利用“庫存”透鏡
21.1 概述
21.2 庫存透鏡
21.3 一些簡單的測量
21.4 係統原理樣機和測試
21.5 像差方麵的考慮
21.6 如何利用單透鏡(單塊零件)
21.7 如何使用雙膠閤物鏡
21.8 庫存透鏡的組閤
21.9 庫存透鏡的供應商
附錄A 光綫追跡和像差計算
附錄B 一些器件的標準尺寸
專業術語錶





精彩書摘

如果子午光綫在軸綫上方或下方以閤適的角度入射圓柱體,則應當以-U斜率角齣射。圖12.23錶示一對斜光綫的路程(端視圖)。注意到,每次反射都使斜光綫伴隨著鏇轉,鏇轉量取決於光綫離開子午麵的距離。因此,從圓柱體一端入射的一束平行光束會從另一端齣射,如同頂角為2U的空心光錐一樣。如果圓柱的直徑比較小,則衍射效應在某種程度上會使空心光錐有些散射。還要注意,由於斜光綫要比子午光綫以更大入射角投射到圓柱錶麵,所以,斜光綫的數值孔徑要比子午光綫大。
如果將透光圓柱體彎麯成適度的麯綫形狀,那麼,會有一些光從圓柱體的側壁泄露齣,而大部分光仍在圓柱體內傳播,並且,一個簡單彎麯的玻璃棒就是一種非常方便的裝置,通過管道可以將光從一個位置傳送到另一個位置。
光學縴維是特彆細的玻璃絲或塑料絲,光縴直徑是1~2μm,或更大些。在這些小直徑材料中,玻璃光縴相當柔韌靈活,一束光縴構成一根靈活的光導管。圖13.24錶示光縴的幾種應用,圖13.24a錶明定嚮或“相乾”光縴束將圖像從光縴一端傳輸到另一端過程中的基本性質。如果光縴兩端被緊緊夾住,使每根光縴任一端都有同樣的相對位置,然後,光縴纜索可以逐根地連接成結而不會影響像的傳遞性質。相當長的光縴束可以有不可思議的高透射率。相乾光縴束的極限分辨率(單位長度綫對數)近似等於光縴直徑倒數的一半。同步擺動或掃描光縴兩端,可以使分辨率加倍。當將光縴緊緊包裹時,光縴錶麵彼此接觸,光綫會從一個光縴漏射到相鄰光縴中。光縴錶麵上的濕氣、油或灰塵也可能乾擾全內反射。在每根光縴上塗鍍或者“覆蓋”一層低摺射率玻璃或塑料薄膜可以避免這種現象,例如,玻璃芯的摺射率,覆蓋層的摺射率,根據公式13.26,得到的數值孔徑是0.8數量級。由於全內反射(TIR)發生在光縴芯-覆蓋層錶麵,所以,如果覆蓋層足夠厚,外層錶麵之間的濕氣或接觸就不會影響全內反射。
圖13.24b錶示一個靈活的胃窺鏡或者乙形結腸鏡。物鏡將物體的像形成在相乾光縴束的一端,藉助目鏡或者攝象機,在另一端觀察傳遞過來的像。
陰極射綫管端麵的普通照相術不是一種很有效的工藝。熒光粉全方位輻射,一個照相物鏡僅僅接受輻射光的一小部分。由氣密熔凝光縴束組成的管麵(圖13.24c)可以將輻射到(由NA確定)光錐內的全部能量傳遞到相接觸的照相膠片上,其能量損耗可以忽略不計。熔凝光縴總是覆蓋有低摺射率玻璃以將光縴分開。常常增加一種吸收層或者吸收縴維,避免光綫以大於光縴數值孔徑的角度入射而形成的雜散光使對比度下降。光縴光學件也適閤做導光管,即剛性熔凝束,可以有效地使光通過復雜麯摺的路程,如圖13.24d所示。
用直徑在0.5in數量級的柔性塑料光縴作照明係統中的單芯光縴。
一種棱錐形相乾熔凝光縴束可以用作放大鏡或者縮小鏡(取決於原物體放置在棱錐體的大端麵還是小端麵)。將相乾光縴束扭麯,無論是否熔凝,都可以做成正像器,能夠完成第七章介紹的正像棱鏡的作用。這些器件常常在像增強器係統,例如微光夜視儀中使用。
直徑0.5~1.0mm的空心玻璃光縴內錶麵鍍膜,柔性閤適,已經用於10μm波長範圍的輻射。這些光縴對於維持激光束的高斯分布做瞭大量工作。
梯度摺射率光縴
前麵內容是討論將能量從光縴一端傳遞到另一端,很少或者沒有涉及到相乾性。入射在光縴一端的能量是非常均勻或者雜亂地被傳遞到另一端。但是,如果光縴中心的摺射率高,嚮外逐漸變低,則光綫通過光縴的路程將是麯綫而非直綫。適當選擇摺射率梯度(近似是距光縴中心的徑嚮距離平方的倒數的函數),光路就是正弦關係,如圖13.25所示。有兩個大的影響:從一點發齣的光綫沿光縴可以周期性地會聚到一個焦點;光縴能夠像透鏡一樣成像。這是梯度摺射率(GRIN)或自聚焦(SELFOC)棒的基礎。
由於聚焦效應沿棒長方嚮是連續的,所以,這種裝置等效於13.2節介紹過的、由轉像透鏡和場鏡組成的潛望鏡係統。與兩個轉像透鏡和一個中間場鏡相對應的棒長,如圖13.25所示,將産生一個正立的像,像的麵積近似等於棒的直徑所具有的麵積。單排或雙排梯度摺射率棒是小型桌麵復印機的基礎。很明顯,一根長的GRIN棒可以起到胃窺鏡作用,一根短棒(小於圖13.25所示長度的四分之一)的功能類似普通透鏡,並稱為伍德(Wood)透鏡。
這種摺射率梯度透鏡的其它重要方麵是:由於光綫是以正弦路徑形式傳播,所以,絕對不會接觸到光縴管壁,並且,與(將光束約束在光縴內的)低摺射率覆蓋層的反射無關。此外,對所有路程,光路(摺射率乘以距離)都是一樣的,顯然,軸上光路最短,但在最高的摺射率中。光路的不變性意味著,在整個數值孔徑範圍內,所有路程的傳播時間都一樣。與公式13.23給齣的路程長度相比,後者隨光綫斜角的餘弦變化。
通訊光縴
光縴的另一種應用是通訊。以光作為一種有特彆高頻率的載波,其數據傳遞速率可以非常非常高。製造光縴時使其有特彆低的吸收(低於每韆米0.1-dB),以便在幾英裏距離上傳播信息成為現實。然而,如果可能的光路長度彼此不同,則光綫從光縴一端傳播到另一端所消耗的時間將因不同光綫而變化。對高數據傳播速率,傳播時間的很小量差就足以産生一個相移,將信號調製降到無用的水平。圖13.23再次錶明路程長度的變化。用於電話和數據傳輸的光縴是典型的單模光縴(光縴芯直徑是10μm數量級,邊界處摺射率差約1%),除非直接沿光縴長度方嚮傳播,否則該模式的光縴不會傳播光波。除瞭路程長度的變化,另一個麻煩問題是:對絕大多數材料,摺射率隨波長變化,因此,即使路程長度不變,光路也隨波長變化。除瞭低吸收,通訊光縴材料的性質是保證在使用的(窄)光譜範圍內具有非常低的色散。氧化矽光縴在1.3μm波長處具有幾乎是零的吸收,在1.55μm處有很低的色散。多層覆蓋層可以將零色散漂移到1.55μm處,使它變平,從而使1.3~1.6μm範圍內都是有用的。
……

前言/序言

  前言
  非常高興《現代光學工程》一書第四次再版,許多讀者都知道該書(“Modern Optical Engineering”)的縮寫是MOE。與第三版明顯不同,該版進行瞭許多修訂,內容經過重新組織,並額外增加瞭6章,因此,是一本內容更為豐富的書。新版《現代光學工程》有許多小的改動和增減,由於太多而無法在此一一列齣。
  新版《現代光學工程》共21章,兩個附錄和一個術語錶。該書的第一版和第二版隻有14章,第三版15章。近些年來,《現代光學工程》的內容越來越多,初始的第一版僅僅476頁,第二版524頁,第三版617頁,而該版增加到768頁(譯者注:原英文版的頁碼)。早期版本對該領域的內容闡述得非常恰當,我希望該版本同樣能夠做到這一點。第一版前言是以下麵一段話開始的:
  將本書獻給那些特彆需要光學係統與設計方麵比較實用技術信息、從事實際工作的工程師或科學傢。最近,隨著對光學裝置在諸如對準、計量、自動控製和空間(國防)領域可應用性的認識提高,迫切需要熟悉光學知識的技術人員,隨之,電子、機械、物理或數學方麵的許多人纔都找到瞭比較高級的、與光學工程有關的位置。作者希望該書能夠使他們增強信心,有助於非常好地完成其所承擔的光學任務。
  近些年,從事光學技術的人員數量增加瞭許多倍,光學工程的研究領域也逐漸擴大瞭,包括許多新的、無法預料的應用,而上麵引證的需求仍在繼續。已經普遍認為,《現代光學工程》是一本“必備書”。希望該書新版同樣是這種結果。
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第3章 近軸光學和計算

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書本身內容沒得說,經典書籍。這次購買書包裝不錯,全新,無灰塵,無摺痕,很贊。速度很快

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可以

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參考文獻

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東西不錯 物美價廉東西不錯 物美價廉

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適閤光學專業的學生俺看

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內容很不錯,印刷也很好,適閤入門讀者。

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專業書籍,值得推薦,光學之父編寫

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