Оглавление

Введение

3

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИКЛАДНОЙ ОПТИКИ

5

1.1. Природа света. Волновой и квантовый характер световых явлений

5

1.2. Законы распространения света

6

1.3. Способы определения скорости света

11

1.4. Когерентность

14

1.4.1. Степень когерентности светового пучка

16

1.4.2. Методы измерения пространственной и временной когерентности

16

1.5. Дисперсия света

22

1.6. Интерференция света

23

1.7. Интерференционные линии равной толщины и равного наклона

28

1.8. Интерферометры

29

1.8.1. Интерферометр Линника

30

1.8.2. Интерферометр Рэлея

31

1.8.3. Звездный интерферометр Майкельсона

34

1.8.4. Интерферометр Фабри-Перо

37

1.8.5. Интерферометр Жамена

43

1.8.6. Интерферометр Рождественского

44

1.8.7. Использование интерференции света в промышленности

45

1.9. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля

46

1.10. Дифракция Фраунгофера

49

1.10.1. Дифракция от щели

49

1.10.2. Дифракционная решетка

53

1.10.3. Дифракционная решетка как спектральный прибор

58

1.11. Дифракция на круглом отверстии

60

1.11.1. Зоны Френеля

61

1.11.2. Зонная пластинка

65

1.11.3. Линза как дифракционный прибор

67

1.11.4. Пятно Пуассона

68

1.12. Поляризация света

69

1.12.1. Свет поляризованный и неполяризованный. Закон Малюса

71

1.12.2. Одноосные кристаллы

73

1.12.3. Скрещенные поляризаторы

75

1.12.4. Двойное лучепреломление

78

1.12.5. Поляризаторы

78

1.12.6. Анализ поляризованного света

80

1.12.7. Естественное вращение плоскости поляризации

82

1.12.8. Эффект Зеемана и поляризация

83

1.12.9. Искусственное двойное лучепреломление

85

1.12.10. Магнитное вращение плоскости поляризации

86

1.13. Оптически бесцветное стекло. Марки стекла

87

1.14. Требования к стеклу. Классы и категория стекла

90

1.15. Цветное оптическое стекло. Техническое стекло

94

1.16. Выполнение рабочих чертежей оптических деталей в соответствии с ЕСКД

94

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ

97

2.1. Отражение и преломление света. Зеркала.

97

2.2. Тонкие линзы

106

2.3. Плоскопараллельная пластинка

115

2.4. Оптический клин

118

2.5. Отражательные призмы

119

2.6. Развертка призм в плоскопараллельную пластинку

122

2.7. Редуцирование призм. Графоаналитический метод расчета призм

124

2.8. Компенсаторы

126

ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНОЙ

ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

128

3.1. Идеальная оптическая система

128

3.2. Линейное и угловое увеличение оптической системы.

Кардинальные точки

129

3.3. Правило знаков

132

3.4. Основные оптические формулы. Построение изображения

134

3.5. Инвариант Аббе

138

3.6. Расчет хода нулевого луча

140

3.7. Отдельная линза в воздухе

142

3.8. Расчет хода нулевого луча через сложную оптическую систему

144

3.9. Оптическая система из двух компонент

145

3.10. Графический способ определения хода нулевого луча

147

3.11. Определение хода действительного луча

148

Глава IV. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

150

4.1. Основные характеристики оптического прибора

150

4.2. Видимое увеличение

150

4.3. Основные фотометрические понятия

151

4.4. Потери света

155

4.5. Диафрагмы и их значение

160

4.6. Виньетирование

163

4.7. Светосила

166

4.8. Освещенность по полю изображения

168

4.9. Поле зрения

170

4.10. Глубина изображаемого пространства

171

4.11. Глубина резкости

174

4.12. Аберрации оптических систем

176

4.12.1. Классификация аберраций

176

4.12.2. Хроматическая аберрация

177

4.12.3. Сферическая аберрация

179

4.12.4. Астигматизм и кривизна изображения

182

4.12.5. Кома

184

4.12.6. Дисторсия

185

Глава 5. ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

188

5.1. Зрачки и люки

188

5.2. Отрезки, определяющие положение зрачков

193

5.3. Передача перспективы оптическими приборами

194

5.4. Основные фотометрические величины

196

5.5. Источники излучения

198

5.6. Приемники световой энергии

200

5.7. Светосила оптического прибора

200

5.8. Светосила оптического прибора с малой передней апертурой и малой задней апертурой

203

5.9. Потери света в оптическом приборе

206

5.10. Глаз человека

208

5.11. Видимое увеличение оптического прибора

213

5.12. Глубина резкости фотографического аппарата, лупы и микроскопа

216

5.13. Критерий разрешающей способности оптического прибора

222

5.14. Разрешающая способность зрительных труб и фотографических объективов

224

ГЛАВА 6. ТЕОРИЯ МИКРОСКОПА

226

6.1. Оптическая система микроскопа

226

6.2. Формулы геометрической теории микроскопа

227

6.3. Осветительная система микроскопа

229

6.4. Основы дифракционной теории микроскопа

231

6.5. Разрешающая способность микроскопа

236

6.6. Фазовый контраст

239

6.7. Производство современных микроскопов

240

ГЛАВА 7. ТЕОРИЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ СИСТЕМ

256

7.1. Телескопические системы

256

7.2. Зрительная труба Галилея

258

7.3. Зрительная труба Кеплера

260

7.4. Окуляры и объективы зрительных труб

261

7.5. Зрительные трубы с призменными оборачивающими системами

265

7.6. Зрительные трубы с линзовыми оборачивающими системами

266

7.7. Телескопические системы со скачкообразной переменной увеличения

269

ГЛАВА 8. МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ

272

Введение

272

8.1. Задачи компьютерной оптики

273

8.2. Цифровая голография

274

8.2.1. Общая процедура изготовления синтезированной голограммы

275

8.2.2. Получение цифровой голограммы Фурье и ее бинаризация

277

8.2.3. Киноформ

281

8.3. Фазовая проблема в оптике. Cоздание на основе решения обратных задач нового класса оптических элементов

283

8.3.1. Извлечение фазовой информации из данных об интенсивности

283

8.3.2. Особенности расчета характеристик фокусаторов и корректоров излучения

285

8.3.3. Дифракционные оптические элементы

288

8.3.4. Создание фокусаторов на основе управляемых зеркал

292

8.4. Фокусировка излучения при наличии случайных помех. Использование методов адаптивной оптики

294

8.5. Оптические элементы для анализа и формирования поперечного состава излучения

297

8.6. Цифровая обработка полей в оптических системах

299

8.6.1. Виды обработки оптических полей

300

8.6.2. Автоматизированная измерительная система для диагностики структуры лазерных пучков

301

ГЛАВА 9. ЗАПИСЬ И ОБРАБОТКА ОПТИЧЕСКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

308

Введение

308

9.1. Общая характеристика оптических систем

308

9.2. Однолинзовая система

311

9.2.1. Линзы как элементы, выполняющие преобразование Фурье

311

9.2.2. Формирование изображения

314

9.3. Получение изображений в сложных системах

319

9.3.1. Дифракционно-ограниченные системы

319

9.4. Учет аберраций

323

9.5. Голографическая запись информации

325

9.5.1. Принцип голографической записи

325

9.5.2. Голограммы Фурье

326

9.6. Оптическая фильтрация и распознавание образов

333

9.6.1. Применение системы 4-F

333

9.6.2. Голографический метод синтезирования пространственных фильтров и проблема апостериорной обработки информации

335

9.7. Сопоставление методов когерентной и некогерентной оптики

338

9.8. Характеристики качества изображения

339