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第一章 光学系统设计基础1

1.1几何光学的基本定律1

1.1.1 基本概念1

1.1.2几何光学的基本定律2

1.1.3费马原理和马吕斯定律4

1.1.4光学成像的基本概念5

1.2共轴球面系统成像的几何理论7

1.2.1几何光学的符号规则7

1.2.2单个球面折射的光路计算公式8

1.2.3球面的近轴成像9

1.2.4共轴球面系统和球面反射镜11

1.3理想光学系统成像的几何理论14

1.3.1 理想光学系统的基点和基面14

1.3.2理想光学系统的物像位置关系16

1.3.3理想光学系统的放大率17

1.3.4光学系统的光焦度19

1.4光学系统的组合20

1.4.1两个光组的组合21

1.4.2共轴多光组的组合24

1.4.3透镜与薄透镜29

1.5.1近轴光线的矩阵表示35

1.5近轴光学中的矩阵方法35

1.5.3用高斯常数表示的基点位置和焦距37

1.5.2单个折射面的物像矩阵37

1.5.4薄透镜系统的矩阵运算39

习题42

第二章 光学系统的像差及光线的光路计算43

2.1光线的光路计算43

2.1.1近轴子午光线的光路计算44

2.1.2非近轴子午光线的光路计算47

2.1.3轴外点主光线细光束的光路计算53

2.2.1 球差的定义及量度56

2.2轴上点球差56

2.2.2初级球差表达式及计算57

2.2.3高级球差的计算59

2.2.4折射球面的齐明点及其应用60

2.3正弦差与慧差62

2.3.1 等晕条件，正弦条件62

2.3.2正弦差的定义及量度63

2.3.3慧差的定义及量度64

2.3.4初级正弦差，初级慧差的表达式66

2.4.1像散的定义与量度67

2.4像散与像面弯曲（场曲）67

2.4.2像面弯曲的定义及量度68

2.4.3初级场曲与初级像散的表达式70

2.5畸变72

2.5.1 畸变的定义及量度72

2.5.2初级畸变的表达式74

2.6色差76

2.6.1 光学材料的色散及其有关物理量76

2.6.2光学系统消像差谱线的选择76

2.6.3位置色差的定义和量度77

2.6.4倍率色差的定义和量度79

2.6.5初级色差的表达式81

2.6.6薄透镜系统的初级色差及具体应用82

习题89

第三章 红外光学系统物镜的设计91

3.1红外光学系统的概述91

3.1.1 典型红外系统的构成91

3.1.2红外光学系统的功用和特点92

3.1.3红外光学系统的性能参数及设计原则93

3.2.1 薄透镜的初级球差与结构参数的关系97

3.2折射式物镜——单透镜97

3.2.2物体位于无限远时初级像差的表达式99

3.2.3物体在有限远时的初级像差表达式102

3.2.4几种特殊形状的单薄透镜初级像差表达式103

3.2.5红外物镜——单薄透镜的应用实例105

3.2.6单薄透镜中心厚度的确定108

3.3反射式物镜——单反射镜109

3.3.1球面反射镜109

3.3.2非球面反射镜110

3.3.3轴对称非球面的初级像差112

3.4.1双反射镜系统的概述114

3.4反射式物镜——双反射镜系统114

3.4.2双反射镜系统的设计116

3.4.3双反射镜系统主次镜面型的确定119

习题122

第四章 典型红外装置光学系统的设计124

4.1概述124

4.2透射式红外测温仪光学系统的设计125

4.3反射式红外测温仪光学系统的设计129

习题132

参考文献133