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郁道银 著

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• 第四版
• 光学设计
• 激光原理
• 衍射
• 干涉
• 偏振

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111519621

商品编码：29888555575

包装：平装

出版时间：2016-01-01

基本信息

书名：工程光学 第4版

定价：69.80元

作者：郁道银

出版社：机械工业出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787111519621

字数：

页码：

版次：4

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是“十二五”普通高等教育本科*规划教材，是根据高等教育规划教材的编写要求，以及更新教材内容、反映现代科技发展和应用的原则，在普通高等教育“十一五”*规划教材《工程光学（第3版）》基础上重新修订而成。本书编写一贯坚持注重基本理论的论述，加强理论与工程实际的结合，突出现代光学与光学技术发展的指导思想。本书修订后仍分为上、下两篇，上篇为几何光学和光学设计，下篇为物理光学。全书系统地介绍了工程光学的基本原理、方法和应用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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光影交织的微观世界：探索工程光学的奥秘 工程光学，作为一门连接基础物理与实际工程应用的学科，其魅力在于能够将抽象的光学理论转化为解决现实问题的强大工具。从微小的半导体器件制造，到宏伟的望远镜设计，再到我们日常生活中无处不在的显示技术，光学无时无刻不在扮演着至关重要的角色。本篇简介将深入浅出地介绍工程光学这门学科的核心内容，旨在揭示光线在工程领域中的无限可能性，为有意深入探索的读者提供清晰的指引，但请注意，此处介绍的内容是基于工程光学学科的普遍认知，而非特指某一本具体的书籍。 第一章：几何光学——光线的几何语言 几何光学是工程光学的基础，它以光线作为基本概念，将光视为沿着直线传播的粒子流。本章的核心在于理解和应用光线的传播规律，例如： 光的直线传播： 这是几何光学最基本的假设，也是理解成像、反射和折射的基础。无论是光信号在光纤中的传输，还是激光束的聚焦，都离不开这个原理。 光的反射定律： 光遇到界面时会发生反射，入射角等于反射角。这一原理广泛应用于镜子、望远镜的反射镜、以及各种光学仪器的反射系统设计。 光的折射定律（斯涅尔定律）： 光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变。这不仅解释了物体在水中看起来会“变浅”的现象，更是透镜成像、棱镜分光、以及光通信中光纤传输的关键。 成像原理： 通过对光线的几何轨迹进行分析，我们可以预测和理解透镜和曲面镜形成的像的性质（实像/虚像，放大/缩小，正/倒）。这直接关系到相机、显微镜、投影仪等成像系统的设计。 光学系统设计初步： 学习如何通过组合多个透镜和镜面来构建复杂的光学系统，以实现特定的成像或照明功能。这涉及到像差的产生和校正，是光学设计的重要环节。 第二章：波动光学——揭示光的波动本质 当光波的尺寸接近或小于障碍物的尺寸时，几何光学模型就不再适用，这时就需要引入波动光学的概念来描述光的行为。本章将深入探讨光的波动性： 干涉： 当两束或多束相干光叠加时，会在某些区域增强（亮条纹），在另一些区域减弱（暗条纹）。杨氏双缝干涉实验是解释这一现象的经典例子。干涉原理在薄膜干涉（如肥皂泡的色彩）、光学干涉仪（用于精密测量）等方面有重要应用。 衍射： 光波在遇到障碍物边缘或通过小孔时，会发生偏离直线传播的现象，形成明暗相间的衍射图样。菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射是两种主要的衍射类型。衍射在光学仪器分辨率的限制、以及全息成像技术中扮演着核心角色。 偏振： 光是横波，其电场振动方向可以取各个方向。偏振是指光波的电场振动方向具有某种规则性。自然光是非偏振光，而通过偏振片、反射、散射等过程可以得到偏振光。偏振在液晶显示器（LCD）、偏光太阳镜、以及光学显微镜的照明和观察中至关重要。 光的相干性： 相干性是干涉和衍射现象发生的必要条件，它描述了光波在时间和空间上的规律性。激光作为一种高度相干的光源，在许多现代工程技术中发挥着不可替代的作用。 第三章：光与物质的相互作用——光的吸收、散射与荧光 光与物质的相互作用是工程光学研究的另一重要方面，它解释了为什么我们能看到物体，以及光在传播过程中可能发生的能量损耗和转化。 光的吸收： 当光照射到物体上时，一部分光会被物体吸收，转化为热能或其他形式的能量。吸收的程度与物质的成分、颜色等密切相关。这是颜色产生的重要原因，也与太阳能的利用、以及光学滤波器的设计有关。 光的散射： 光在传播过程中遇到介质中的不均匀性时，会向各个方向散射。瑞利散射解释了天空呈蓝色的原因，而米氏散射则与大气中的尘埃和水滴对光的影响有关。散射现象在遥感、医学成像、以及光纤通信的损耗研究中都有重要意义。 荧光与磷光： 某些物质在吸收光能后，会发射出波长更长的光，这种现象称为荧光。如果吸收的光停止后，发光过程仍然持续一段时间，则称为磷光。荧光和磷光在照明、生物标记、以及安全标志等方面有广泛应用。 第四章：光学元件的设计与制造——构建光学系统 理解了光的传播和相互作用规律后，工程光学便致力于设计和制造能够精确控制光线的各种光学元件。 透镜和反射镜： 这是最基本的光学元件。本章会详细介绍不同类型透镜（凸透镜、凹透镜）和反射镜（平面镜、凹面镜、凸面镜）的成像特性，以及设计原则，包括球差、色差等像差的产生原因和校正方法。 棱镜： 棱镜能够改变光的传播方向，还可以使光发生色散。直角棱镜、直角等腰棱镜、等边棱镜等在光学仪器中有着广泛应用，如潜望镜、相机取景器等。 衍射元件： 如光栅、全息元件等，它们利用光的衍射原理实现分光、聚焦或编码信息。 光学薄膜： 通过在元件表面镀上一层或多层薄膜，可以实现增透、减反、分光、滤光等功能。这是现代光学精密制造的关键技术。 光学材料： 不同的光学材料具有不同的折射率、色散系数、透光率等光学特性。选择合适的材料是设计高质量光学元件的基础。 第五章：光学测量与检测——量化光的性质 工程光学不仅仅是设计和制造，更重要的是如何精确地测量和检测光的性质以及由光引起的各种物理量。 光度学与辐射度学： 这是描述光强度的基本概念和单位，如光通量、光照度、辐射出射度、辐亮度等。这些概念在照明设计、显示器性能评估等方面至关重要。 干涉测量： 利用干涉原理可以实现微小距离、表面形貌、折射率等的高精度测量，如迈克尔逊干涉仪、萨尼亚克干涉仪等。 衍射测量： 利用衍射现象可以测量微小尺寸、表面粗糙度等，如激光衍射粒度仪。 光谱分析： 通过测量光的频谱信息，可以识别物质成分、研究材料特性。光谱仪是实现这一功能的核心设备。 光学传感： 利用光敏元件（如光电二极管、CCD/CMOS传感器）将光信号转化为电信号，实现对环境、物理量的监测和控制。 第六章：现代光学技术及其应用——光动的世界 在掌握了基础的光学理论和元件设计后，我们将目光投向更广阔的应用领域，感受工程光学在现代科技发展中的驱动作用。 激光技术： 激光具有高强度、高方向性、高单色性和高相干性等优良特性，广泛应用于工业加工（切割、焊接）、医疗（手术、治疗）、通讯、测量、科研等领域。 光纤通信： 利用光纤作为信息传输介质，实现了高速、大容量的通信。这包括光信号的产生、传输、接收以及相关的光器件（光源、探测器、调制器等）。 光学成像系统： 从传统的相机、显微镜、望远镜，到现代的CT、MRI、内窥镜等医学成像设备，都离不开精密的成像光学设计。 显示技术： 液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）、投影仪等，它们都依赖于对光的精确控制和调制来呈现图像。 光学制造： 现代精密制造技术，如光刻技术（芯片制造）、激光加工、3D打印等，都与光学密切相关。 光电探测与传感： 利用光与电之间的相互转换，发展出各种高性能的传感器，广泛应用于工业自动化、环境监测、安防监控等领域。 全息术与三维成像： 利用光的干涉和衍射原理记录和再现物体的三维信息，在信息存储、防伪、艺术展示等方面具有潜力。 总而言之，工程光学是一门充满活力且应用广泛的学科。它不仅要求我们理解光的基本规律，更需要我们将这些规律灵活地应用于工程实践，创造出更先进、更高效、更智能的工具和技术，深刻地影响着我们认识世界和改造世界的方式。从微观粒子的操控到宏观世界的探索，光，这位沉默而强大的工程师，正以其独特的语言，编织着现代科技的辉煌篇章。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事产品设计行业的从业者，虽然不是光学专业的，但光学设计在很多产品中都扮演着至关重要的角色，例如显示屏、照明系统、镜头模组等。《工程光学 第4版》这本书的出现，让我看到了学习光学设计原理的可能。我希望这本书能够以一种更加注重用户体验和产品实现的角度来介绍光学设计。例如，在设计显示屏时，如何通过光学设计来优化亮度、对比度、色彩还原度，以及如何减少眩光和视角限制。在设计照明系统时，如何通过光学设计来实现均匀照度、高光效、以及良好的光照舒适度。我希望书中能够提供一些关于如何平衡光学性能、成本和制造工艺的实际考量。例如，在选择光学材料、设计光学结构时，需要考虑哪些因素才能既保证性能又降低成本。我还希望书中能够包含一些关于光学设计在不同产品领域应用的案例分析，例如在手机、电视、汽车照明、虚拟现实设备等领域的应用。这些案例能够帮助我更好地理解光学设计在产品创新中的作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字《工程光学 第4版》本身就带有很强的专业性和权威性。我是一名光学工程专业的本科生，目前正在学习这门课程。我希望这本书能够成为我的学习助手，帮助我更好地理解课堂上学到的知识。我最看重的是这本书的例题和习题是否够丰富，而且是否具有代表性。好的例题能够帮助我们理解理论知识的实际应用，而有挑战性的习题则能锻炼我们的分析和解决问题的能力。我希望书中提供的习题能够覆盖到光学设计、成像理论、干涉衍射等各个方面，并且难度梯度分明，从易到难，循序渐进。此外，我非常希望书中能够提供一些关于光学测量和检测的章节。在工程实践中，对光学系统的性能进行准确的测量和评估是非常重要的。我希望这本书能够介绍常用的光学测量仪器和方法，以及如何根据测量结果来改进光学设计。例如，如何测量光学系统的调制传递函数（MTF）、如何进行波前畸变测量等。这些知识对于我们理解光学系统的实际性能至关重要。我还希望这本书能够图文并茂，通过清晰的插图和图表来解释复杂的概念，降低学习的难度。

评分☆☆☆☆☆

我是一名退休的光学工程师，尽管已经脱离工作岗位多年，但对光学领域的热情从未减退。《工程光学 第4版》的出现，让我有机会重新拾起我对工程光学的兴趣。我希望这本书能够提供一些关于光学发展历史和未来趋势的介绍。了解光学技术是如何一步步发展至今，以及未来可能的发展方向，能够帮助我们更宏观地把握这个领域。例如，我很好奇在人工智能和大数据时代，光学工程会扮演怎样的角色，或者在量子光学领域，工程实践又有哪些突破。我期待书中能够有一些展望性的内容，为我们展现工程光学的广阔前景。同时，我也希望书中能够包含一些关于光学噪声和像差抑制的深入讨论。在实际的光学系统中，噪声和像差是影响成像质量的两个主要因素。我希望能够学习到更先进、更有效的抑制这些问题的技术和方法。比如，如何通过优化光学设计来减少像差，或者如何利用数字信号处理技术来降低噪声。我希望这本书能够提供一些实际的案例分析，展示这些技术在解决具体问题中的应用效果。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在光学初创公司工作的年轻工程师，我们公司专注于研发新型光学传感器。对于我们这类公司来说，理论知识的更新和工程实践的结合至关重要。《工程光学 第4版》无疑是我们团队非常关注的一本书。我期待这本书能够更深入地探讨光学传感器的设计与应用。传感器的工作原理、关键参数的优化、以及如何提高传感器的灵敏度、精度和响应速度，这些都是我们日常工作中需要解决的问题。我希望书中能够提供一些关于不同类型光学传感器（如CCD、CMOS、光电二极管等）的详细介绍，以及它们在各种应用场景下的优缺点分析。同时，我也希望书中能够包含一些关于光学系统在信号处理和数据采集方面的应用。例如，如何将光学信号转换为电信号，如何进行数字信号处理以提取有用的信息。这些内容对于我们开发高性能的光学传感器至关重要。此外，我非常希望书中能够提供一些关于光学系统稳定性、可靠性以及环境适应性方面的设计考量。在实际应用中，光学传感器需要在各种复杂环境下稳定工作，这需要我们在设计时充分考虑各种因素。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学史感兴趣的研究者，我发现《工程光学 第4版》这本书的出现，也可能带来一些对光学发展历程的启示。我希望书中能够在介绍光学原理的同时，穿插一些光学技术发展的重要里程碑事件、关键人物以及他们所做的贡献。例如，了解牛顿、惠更斯、菲涅尔、杨等光学巨匠的研究思想和实验方法，能够帮助我们更深刻地理解光学概念是如何逐步形成的。我希望书中能够介绍一些光学发展史上的重要光学仪器，以及它们是如何推动科学进步的。例如，显微镜的发明如何促进了生物学的发展，望远镜的改进如何改变了我们对宇宙的认知。同时，我也关注现代光学技术在推动科学研究中的作用。例如，激光技术的出现如何为许多新的科学研究领域打开了大门，干涉测量技术在精密测量中的应用如何达到了前所未有的高度。我希望《工程光学 第4版》能够在这方面提供一些历史性的视角和前瞻性的思考。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学充满好奇的普通读者，《工程光学 第4版》这本书的出现，让我看到了一个探索光学的窗口。我并非专业背景，所以对这本书的要求是它能否以一种相对浅显易懂的方式，介绍工程光学的基础知识。我希望书中能够从最基本的概念讲起，比如光的性质、几何光学、物理光学等，然后逐步深入到光学系统的设计和应用。我希望书中能够有大量的图示和类比，帮助我理解那些抽象的光学原理。例如，当讲到光的衍射时，我希望能够有生动的例子来解释为什么会出现衍射现象，以及它在实际中是如何表现的。我也对光学在日常生活中的应用很感兴趣，比如相机、显微镜、眼镜等，我希望书中能够解释这些日常用品背后的光学原理，让我能够更好地理解它们是如何工作的。我希望这本书的语言风格能够更加亲切自然，避免过多枯燥的专业术语，或者在出现专业术语时，能够有清晰的解释。我希望这本书能够让我感受到工程光学并非遥不可及，而是与我们的生活息息相关。

评分☆☆☆☆☆

我是一家光学仪器公司的资深工程师，工作多年，积累了一定的实践经验，但也深知理论知识的重要性。《工程光学 第4版》的出现，对我来说，无疑是一个重新审视和深化理论知识的绝佳机会。我希望这本书能够更加侧重于现代光学设计方法和工具的应用。在实际工作中，我们经常需要借助各种光学设计软件，如Zemax、Code V等，我希望书中能够介绍这些软件的基本原理和使用技巧，或者提供一些基于这些软件的仿真案例分析。同时，我非常关注光学材料的最新发展以及它们在工程应用中的局限性。例如，非球面光学元件的设计与制造、新型光学薄膜材料的特性与应用，这些都是我们实际工作中经常会遇到的问题。我希望《工程光学 第4版》能够在这方面提供更前沿、更深入的探讨。此外，我还期待书中能够包含更多关于光学系统集成和性能评估的内容。一个完整的光学系统，不仅仅是各个光学元件的简单组合，还需要考虑它们之间的相互影响、杂散光的控制、以及整体的光学性能的优化。这些方面的内容，往往是决定一个光学产品能否成功的关键。我希望这本书能够提供一些实用的指导和经验，帮助我们在实际工程中少走弯路。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学物理系的研究生，虽然我的研究方向不是工程光学，但对光学领域的基础知识有所涉猎。《工程光学 第4版》这本书我一直有所关注，它能否提供一些更加深入的、理论性更强的光学理论讨论，是我非常期待的。我希望书中能够对一些基础光学概念进行更严谨的数学推导和理论阐述，例如光波的传播、衍射的数学模型、成像的理论极限等。我希望它能够提供一些关于现代光学理论的书籍推荐，或者对一些前沿光学理论进行简要介绍，例如量子光学、光子晶体、超材料等。这些内容虽然可能不直接属于工程光学，但对理解现代光学技术的发展趋势具有重要意义。此外，我非常关注书中对于光学现象的物理本质的解释。例如，光的波动性和粒子性的辩证统一，以及它在工程应用中的体现。我希望《工程光学 第4版》能够提供一些能够启发思考的讨论，帮助我们从更深层次理解光学。

评分☆☆☆☆☆

这本书我拿到手的时候，就被它厚重的质感和封面设计所吸引。我是一名在读的工程光学专业研究生，平常接触的书籍不少，但《工程光学 第4版》给我的感觉是它不仅仅是一本教材，更像是一本工具书，一本值得反复翻阅的参考资料。从目录来看，涵盖了光学的基本原理、光学仪器设计、现代光学技术等多个方面，这对于我们做研究来说，无疑是非常宝贵的。我最看重的是它是否能将理论知识与实际工程应用紧密结合，毕竟我们学习工程光学，最终目的是要能够解决实际问题。我特别希望书中能在一些经典的光学设计案例上，提供更深入的分析，比如关于显微镜、望远镜、投影仪等光学系统的设计流程、关键参数的选取、以及可能遇到的实际挑战和解决办法。这些细节的呈现，往往比纯粹的理论公式更能帮助我们理解光学设计的精髓。而且，我希望能看到一些关于新材料、新工艺在光学工程中的应用，例如最新的光学薄膜技术、微纳光学器件的制造和应用，这些都是当前光学领域的研究热点。书中的图表和公式是否清晰易懂，排版是否合理，也是我非常关注的。毕竟，一本好的图书，其呈现方式同样重要。我希望这本书能够成为我在学术道路上坚实的后盾，帮助我更好地理解和掌握工程光学的奥秘，为未来的科研工作打下坚实的基础。我一直在寻找一本能够真正帮助我从理论走向实践的工程光学书籍，而《工程光学 第4版》给我带来了这样的期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名光学爱好者，我一直对光学的世界充满好奇。虽然我不是专业出身，但凭借着对物理学和工程技术的浓厚兴趣，我选择了《工程光学 第4版》作为我的进阶读物。这本书的第四版，意味着它经过了时间的沉淀和内容的更新，这让我对它的权威性和实用性充满了信心。我期待这本书能够以一种循序渐进的方式，带领我深入了解工程光学的基础知识。从光学的基本定律，到各种光学元件的设计和应用，再到复杂的成像系统，我希望这本书能够提供清晰的解释和丰富的案例。特别是我对光学仪器在现代科技中的应用很感兴趣，比如在生物医学、通信、工业检测等领域的应用。我希望书中能够详细介绍这些应用背后的光学原理，以及是如何通过工程设计来实现的。例如，在医学成像方面，核磁共振、CT扫描等技术的进步，离不开光学原理的支撑，我希望能在这本书中找到相关的线索。此外，我还希望书中能够提供一些实际操作的指导，即使我不是专业工程师，也能通过书中的介绍，对光学实验和设计有一个初步的了解。这本书的排版和图示是否能够帮助我更好地理解抽象的光学概念，也是我非常看重的。我希望它能成为我探索光学世界的一盏明灯，点亮我的求知之路。