應用光學：概念 題解與自測(第2版)（簡體書）

編著者根據多年的教學經驗，對知識點進行了精心編排和必要的精簡取捨，突出精密機械的特色，期望在學時少的條件下，幫助學生掌握相對系統實用的精密機械設計知識，使學生掌握與測控技術與儀器領域相關的精密機械設計方法，並能用於解決測控技術與儀器工程研製方面的複雜過程問題，以及具備運用工程基礎知識和測控技術與儀器領域基本理論知識解決問題的能力。

《應用光學 概念 題解與自測（第2版）》是光電信息科學與工程、測控技術與儀器等專業本科生專業基礎課——應用光學的輔助教材，章次與《應用光學》章次相對應。《應用光學 概念 題解與自測（第2版）》對《應用光學》中相應的章節分別進行了總結和歸納，對重點和難點進行了分析講解，同時給出了大量詳盡的例題和習題，並給出了相應的答案，另外，《應用光學 概念 題解與自測（第2版）》還增加了作者近20年來積累的大量研究生入學考試試題。《應用光學 概念 題解與自測（第2版）》對相關專業領域的本科生和專業技術人員學習和掌握應用光學有重要的參考價值。
《應用光學 概念 題解與自測（第2版）》可作為高等院校光電專業的師生和報考光電類專業研究生的考生，以及從事光學儀器、光電技術科研、生產的工程技術人員的參考書。

李林

男，現為北京理工大學光電學院長聘教授，博士生導師，現擔任軍隊及全國光電類學會各種專家社會職務。出版了包括國家規劃教材和專著等10部著作，現從事專業為光電儀器設計與檢測、空間光學、照明光學、紅外仿真等領域。主持或參與完成了國家973和863等數十個國家和部委的科研項目，獲6次部委級科研獎勵，其中一等獎1次，二等獎1次，三等獎4次。獲北京市教育創新標兵、北京市高等學校教學名師、北京市優秀教學團隊帶頭人、北京市高等教育精品課程、教育部視頻公開課。

前言

本書是光電信息科學與工程、測控技術與儀器和電子科學與技術等專業本科生專業基礎課——應用光學的輔助參考教材。本書對應用光學教材中相應的章節分別進行總結和歸納，對重點和難點進行分析講解，同時給出了大量詳盡的例題和習題，並給出了相應的答案，對於相關專業領域的本科生和專業技術人員學習和掌握應用光學有重要的輔助參考價值。本書作者從30多年教授應用光學的教學實踐中體會到，對於光電類、測試計量和機械類本科生來說，應用光學是一門比較難掌握的課程。同數學、物理等基礎課相比，應用光學表面上看似乎沒有這些課程難，但是，由於應用光學既有理論知識，又有實際應用，兩者緊密聯繫，學習這門課的本科生基本上對光學行業的實際情況知之甚少，因此學習起來特別是解應用題時甚感吃力。同時，對於大多數光電類、測試計量和機械類本科生，應用光學往往是他們考研究生的必考科目。相對于別的科目，應用光學課程的參考資料非常少，給學生在複習應用光學時帶來很多困難。為此，我們特意對李士賢等著《應用光學：理論概要，例題詳解，習題彙編，考研試題》進行了修訂，重新出版。重新修訂的原因是隨著我國教育教學的改革與發展，應用光學的教學內容有所變化，同時隨著科學技術的發展應用光學領域也出現了一些新技術、新思想，另外，30多年來作者積累了大量的研究生入學考試試題，本次修訂將把這些新變化、新試題納入本書，供廣大學生和研究生考生參考。
本書是應用光學的教學參考書。應用光學課程是要讓學生學會解決幾何光學、典型光學儀器原理、光度學、色度學、光纖光學系統、激光光學系統及紅外光學系統等的基礎理論和方法。它包括了此類專業學生必備的光學知識，為光學儀器、微光夜視、激光紅外等學科奠定了理論基礎和應用基礎，在培養光學和光電類人才中具有不可替代的地位。應用光學既有基礎理論，又與實踐密切相關，是非常重要的一門專業基礎課。本書與《應用光學》教材一樣，內容主要分為三部分。第一部分內容包括：學習幾何光學的基本理論與應用、理想光學系統的成像性質以及共軸球面光學系統的物像關係，重點掌握近軸光學的理論與計算方法；學習眼睛和目視光學儀器的基本原理與計算方法；平面鏡棱鏡系統的成像特性分析、應用及計算方法，掌握光學系統中成像光束的選擇方法。第二部分內容包括：學習輻射度學和光度學的基礎理論，掌握各種情況下光學系統中的光能量計算方法。第三部分內容包括：學習光學系統成像質量評價的各種指標和評價方法，望遠鏡、顯微鏡、照相機和投影儀的原理和成像特性等。
與國內光電類課程參考書籍相比，本書有如下特點：
（1） 本書注重實際，書中除了幾何光學原理和高斯近軸光學外，加入了作者及其教研室老師長期研究的成果，特別是對軍用光學系統有獨特的見解。
（2） 涵蓋面廣，內容豐富，除了經典的幾何光學內容外，還有光學系統成像光束的選擇、光度學、望遠系統外形尺寸計算等內容，這些內容對於光電類學生今後的學習和工作是非常重要的。
（3） 習題非常具有特色，幾乎所有的習題均是作者及其教研室老師多年來從科研工作中提煉出來的，具有針對性和實用性。
（4） 與本書配套的教材齊全。作為本書的相關系列教材，作者出版的教材有：《應用光學》（國家“十二五”規劃教材、北京市高等教育精品教材、兵總95重點教材），北京理工大學出版社，2017年；《計算機輔助光學設計的理論與應用》（國防科技圖書出版基金資助），國防工業出版社，2002年；《工程光學》（北京市精品教材），北京理工大學出版社，2003年；《應用光學》（英文版，北京市精品教材），北京理工大學出版社，2014年；《現代光學設計方法》（工信部“十二五”規劃教材、“十一五”國防特色教材），北京理工大學出版社，2015年；《飛行模擬器》（國家“十二五”規劃專著、國家出版基金），北京理工大學出版社，2013年；《光學設計手冊》，北京理工大學出版社，1996年；《現代儀器儀錶設計（現代光學設計篇）》，科學出版社，2003年。作者希望通過本書的出版，對於國內相關專業的學生和研究生考生有所幫助，完成他們的宏偉志向，為我國的光電事業作出新的貢獻。
現代科學技術在不斷進步，新思想、新方法層出不窮，應用光學也將不斷發展，本書的不足之處敬請讀者不吝指正。

北京理工大學
李林
黃一帆

第一章 幾何光學基本原理
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第二章 共軸球面系統的物像關係
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第三章 眼睛和目視光學系統
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第四章 平面鏡棱鏡系統
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第五章 光學系統中的成像光束和光闌
一、本章要點和主要公式
二、習題

第六章 輻射度學和光度學基礎
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第七章 光學系統成像質量評價
一、本章要點和主要公式
二、習題

第八章 望遠鏡和顯微鏡
一、本章要點和主要公式
二、望遠鏡的外形尺寸計算
三、典型題解與習題

第九章 照相機和投影儀
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題
二、習題

第十章 光纖光學儀器
一、本章要點和主要公式
二、習題

第十一章 激光束光學
一、本章要點和主要公式
二、典型題解與習題

第十二章 光譜儀器
一、本章要點和主要公式
二、習題

第十三章 紅外光學系統
一、本章要點和主要公式
二、習題
習題答案
碩士研究生入學考試《應用光學》試題
參考文獻