現代應用光學（簡體書）

本書內容主要包括理想光學系統成像、光線追跡理論、光學系統輻射理論和光學材料、像差理論和光學設 計、典型光學系統這幾個部分。為了逐步加深讀者對光學系統的理解，本書又將理想光學系統成像分成平面成像、薄透鏡成像、近軸成像和高斯成像等四個部分進行闡述。
本書的一大特色之處在於加強了光線追跡理論的介紹，並將其應用於分析光學系統的一階性質，尤其是在光闌和光瞳理論方面進行了深入闡述。為了使學生進一步理解光學系統的輻射理論和色差行為，本書也對 光學系統輻射度學、色度學以及光學材料等方面的理論進行了初步闡述。
在像差理論部分，本書首先系統地介紹了光學系統的波像差理論及賽得像差理論等，然後分別闡述光學 系統的五種基本初級像差球差、彗差、場曲、像散和畸變，以及色差。在像差理論的基礎上，本書進一步講述了光學系統像質評價方法和光學設計中的像差平衡理論。
最後在典型光學系統部分，本書分別闡述了人眼及目視光學系統、放大鏡及顯微鏡系統、望遠系統、攝像光學系統等。

馬冬林，博士畢業于美國三大光學中心之一的亞利桑那大學光學中心，長期從事光學設計與模擬、光學系統開發、天文光學與技術等領域的研究。近年來，在Optics Express、PASP、Applied Optics等國際權威期刊上發表論文30多篇，也在國際權威光學會議上多次作公開報告並發表通信會議論文，同時也申請了多項國家發明專利。作者代表華中科技大學參與了中國十三五規劃重大專項“大型光學紅外望遠鏡”光學方案的概念設計和競標，相關工作獲得了美國著名科技雜誌Science的撰文報導，也引起了包括知識分子等國內媒體的高度關注。

國家“雙一流”建設學科配套教材
作者引入亞利桑那大學光學中心的先進光學教育理念，與自身多年大學一線教育經驗相結合，以使本書的教學內容既與國際接軌，又便於學生理解學習。1.通過引入符號法則，幾何光學基本理論的闡述顯得十分清晰明瞭，公式簡介並且普適，便於學生使用；2.通過系統地介紹光線追跡理論，使學生在使用傳統高斯成像理論的同時，能夠從最基本的幾何光學原理(光的直線傳播定律和折反射定律)出發，解決複雜的幾何光學問題；3.光線追跡思想切合現代光學軟件如Zemax的工作方式，使學生能夠更快地掌握光學設計的基本思想；4.像差理論的講述更加切合實際應用，相關概念的表述和表徵也更加契合現代光學設計軟件如zemax、code v等的表述特徵。

隨著我們國家強調“新工科”的建設，大學的工科教育要更加凸顯其“工程性”和“實用性”，本教材主要的著眼點是突出《應用光學》這門課程的工程實踐和應用特點，作者在講解幾何光學、像差理論和典型光學系統等三大部分重點知識過程中，引入了大量的工程實踐和應用範例，能夠極大地體現這一傳統工程學科的實用性，並激發學生對光學設計與光學系統開發這一領域的興趣，從而為我們學院加強精密光學儀器領域的人才培養奠定良好的基礎。

緒論 現代應用光學
0.1光學本質
0.2光學的發展歷程
0.3光學學科分類
0.4自然界常見的光學現象
0.5現代光學應用
習題
第1章幾何光學的基本原理
1.1幾何光學的基本概念
1.2幾何光學的基本物理量
1.3費馬原理
1.4幾何光學的其他基本定律
習題
第2章成像的基本概念
2.1成像系統的基本概念
2.2共軛成像
2.3虛像和實像
2.4單面成像
2.5符號規則
習題
第3章平面成像
3.1平面鏡成像
3.2雙平面鏡系統
3.3反射棱鏡
3.4平行平板
3.5折射棱鏡
習題
第4章薄透鏡成像
4.1薄透鏡成像基本概念
4.2薄透鏡共軛關係
4.3級聯成像
4.4物像近似
4.5視場和焦距
4.6無焦系統
習題
第5章近軸成像
5.1近軸光學概念
5.2單折射面近軸成像
5.3薄透鏡的近軸光線追跡
5.4近軸光學光線追跡公式的傳統推導
5.5單個反射面近軸光線追跡公式推導
習題
第6章高斯系統成像
6.1高斯光學概念
6.2基準點和基準面
6.3高斯系統成像方程
6.4高斯系統的節點
6.5高斯系統的近軸光線追跡
6.6單個光學表面的高斯性質
6.7高斯成像範例
6.8一般的無焦系統
6.9高斯系統的物像關係與空間映射
習題
第7章組合光學系統、
7.1近軸光線追跡公式
7.2組合光學系統
7.3透鏡的高斯簡化
習題
第8章近軸光線追跡
8.1光線追跡公式
8.2光線追跡實例一
8.3雙薄透鏡系統
8.4光線追跡實例二
8.5空氣中的厚透鏡
8.6表格法光線追跡
8.7實際光線追跡
習題
第9章光闌與光瞳
9.1孔徑光闌和光瞳概述
9.2視場
9.3拉格朗日不變量
9.4近軸光線追跡的線性度
9.5光瞳位置求解
9.6數值孔徑與焦比
9.7遠心系統
9.8焦深和景深
9.9光束與漸暈
習題
第10章輻射度學和光度學基礎
10.1輻射度學及其物理量
10.2輻射能量傳輸
10.3光度學基礎
10.4輻射度學和光度學中的光學守恆量
習題
第11章光學材料
11.1光學材料的一般光學參量
11.2典型玻璃的光學特性
11.3玻璃材料的其他物理特性
習題
第12章像差理論
12.1光學成像
12.2光學系統的像差表徵
12.3像差的多項式展開
12.4離焦
12.5波前傾斜
12.6主要單色像差
習題
第13章球差
13.1球差概述
13.2折射面球差
13.3帶球差
13.4初級球差
13.5非球面與球差
習題
第14章彗差
14.1彗差概述
14.2正弦差與軸向彗差
14.3彗差的產生與校正
14.4典型消彗差系統
習題
第15章像散和場曲
15.1像散概述
15.2像散的產生與校正
15.3場曲
15.4場曲校正
習題
第16章畸變與組合像差
16.1畸變
16.2畸變的產生與效果
16.3像差成像性能與組合像差
習題
第17章色差
17.1色散效應
17.2棱鏡的色散
17.3軸向色差
17.4倍率色差
17.5其他消色差透鏡
習題
第18章像質評價
18.1像差與像質
18.2像質標準
18.3像質評價
18.4光學系統成像質量測試
習題
第19章光學設計與像差平衡
19.1概述
19.2像差自動校正的評價函數
19.3阻尼最小二乘法光學自動設計原理
19.4邊界條件
19.5光學設計軟件及流程
習題
第20章人眼和目鏡系統
20.1關於人眼
20.2人眼的光學系統
20.3人眼的功能調節
20.4目鏡系統
習題
第21章放大鏡與顯微系統
21.1放大鏡
21.2顯微鏡及其特性
21.3顯微鏡的分辨率和有效放大率
21.4顯微鏡物鏡
21.5顯微鏡的照明系統
習題
第22章望遠系統
22.1望遠鏡光學系統
22.2望遠鏡的光闌、視場角和出瞳距
22.3望遠物鏡
22.4望遠系統的外形尺寸計算
習題
第23章攝影和投影光學系統
23.1攝影光學系統
23.2攝影鏡頭類型
23.3取景和測距系統
23.4光電傳感器
23.5放映和投影鏡頭
習題
附錄