工程光学技术与应用

课程编码：180211085408M3001H 英文名称：Engineering Optics Technology and Application 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：金光等

本课程是光学工程专业及相关学科本科生的专业课。课程的主要重点是《工程光学》、《几何光学》的基础上学习光学系统在工程上的应用。重点讲述光学发展概况、高斯光学的计算、薄透镜光学的光线追迹、光学系统初级像差理论、光学棱镜的物象关系、典型光学镜头设计、工学系统总体布局（望远系统、显微系统、照相系统）、光学材料特性、像质评价方法及工程上光学系统的应用范例。
通过理论授课与实践教学相结合，使学生掌握工程光学的基本知识并初步具备光学折反射光学系统的设计能力，可解决工程上的实际问题。

《工程光学》、《几何光学》

第一章 光学基础知识 2学时 金光
第1节 电磁光谱，光波的传播
第2节 Snell折射定律
第3节 简单透镜和棱镜对波前的作用
第4节 干涉和衍射，光电效应
第二章 高斯光学：基点 2学时 金光
第1节 光学系统的基点
第2节 像的位置和大小
第3节 成像公式汇总
第4节 不在空气中的光学系统
第三章 近轴光学和计算 2学时 金光
第1节 光线在一个表面的折射
第2节 近轴区域
第3节 焦点和主点的计算
第4节 薄透镜、反射镜
第四章 光学系统方面的考虑 2学时 金光
第1节 分离透镜系统
第2节 光学不变量
第3节 矩阵光学
第4节 符号规则总结
第五章 初级像差 2学时 金光
第1节 像差多项式和赛德像差
第2节 透镜形状和光阑位置对像差的影响
第3节 像差随孔径和视场的变化
第4节 光程差，像差校正和剩余像差
第六章 三级像差理论和计算 2学时 金光
第1节 近轴光线追迹
第2节 三级像差：表面贡献量；薄透镜，光阑移动公式
第3节 计算实例
第七章 棱镜和发射镜系统 2学时 金光
第1节 色散棱镜，“薄”棱镜，消色差棱镜和直视棱镜
第2节 全内反射、一个平面的反射、平面平行板
第3节 直角棱镜、屋脊棱镜、正像棱镜系统、倒像棱镜、五角棱镜
第4节 菱形棱镜的分束镜、平面反射镜、棱镜和反射镜系统的设计、制造误差分析
第八章 人眼特性 1学时 刘春雨
第1节 概述
第2节 眼睛的构造
第3节 眼睛的特性
第4节 眼睛的缺陷
第九章 光阑、孔径、光瞳和衍射 2学时 刘春雨
第1节 孔径光阑和光瞳
第2节 视场光阑、渐晕
第3节 消杂散光光阑、冷光阑和挡光板、远心光阑
第4节 焦深、孔径的衍射效应、光学系统的分辨率、傅里叶变换和空间滤波
第十章 光学材料 1学时 刘春雨
第1节 反射、吸收和色散
第2节 光学玻璃、特种玻璃、晶体材料、光学塑料、吸收滤光片
第3节 散射材料和投影屏、偏振材料、光学胶和溶剂
第十一章 光学镀膜 1学时 金光
第1节 介电质反射和干涉滤光片
第2节 反射膜、分划板
第十二章 辐射度学和光度学原理 1学时 金光
第1节 光强度、辐射率和朗伯定律
第2节 半球内的辐射、散射光源产生的辐照度
第3节 光谱辐射度学、黑体辐射、光度学、照明装置
第十三章 光学系统总体布局 2学时 金光
第1节 望远镜和无焦系统，场镜和中继系统
第2节 出瞳、眼睛和分辨率，简单显微镜和放大镜，复式显微镜
第3节 测距机，辐射计和医用光学，光纤光学，变形系统，变焦系统
第十四章 系统总体布局中的案例分析 2学时 金光
第1节 摄远物镜，反摄远物镜，转像系统，转像系统中的孔径光阑
第2节 短距离望远镜，场镜，125倍显微镜，125倍放大镜
第3节 机械变焦物镜，中红外系统
第十五章 波前像差和调制传递函数 1学时 刘春雨
第1节 光程差，像差公差，像的能量分布
第2节 点和线传递函数，由于球差造成光斑的几何尺寸
第3节 调制传递函数，方波与正弦波靶标
第4节 衍射受限系统、径向能量分布，具有初级像差光学系统的点扩散函数
第十六章 光学设计的基础知识 1学时 刘春雨
第1节 简单的弯月形照相物镜，对称原理，消色差望远物镜
第2节 光学设计中的衍射表面，库克三分离消色差物镜：三级理论
第3节 自动设计，对一些实际问题的考虑
第十七章 目镜、显微镜和照相物镜的设计 2学时 刘春雨
第1节 望远系统和目镜
第2节 显微物镜、照相物镜
第3节 聚光镜系统
第4节 简单透镜的像差特性
第十八章 反射镜和折反系统的设计 2学时 刘春雨
第1节 反射系统、球面反射镜、抛物面反射镜、椭球面和双曲面反射镜
第2节 双反射镜系统的公式，施密特系统、Margin反射镜、Bouwers系统
第3节 对简单光学系统弥散斑尺寸的快速计算
第十九章 物镜设计实例集、分析和说明 2学时 刘春雨
第1节 物镜的数据表、光线追迹图、关于调制传递函数的注释
第2节 物镜目录，物镜设计实例
第二十章 光学工程中的实际问题 2学时 刘春雨
第1节 光学加工，光学技术要求和公差
第2节 光学装配技术，光学实验室中的实际问题，公差预算实例
第二十一章 最有效地利用“库存”透镜 2学时 刘春雨
第1节 库存透镜，一些简单的测量，系统原理样机和测试
第2节 像差方面的考虑，如何利用单透镜，如何使用双胶合物镜
第3节 库存透镜的组合，库存透镜的供应商

金光，男， 博导， 长春光学精密机械与物理研究所，研究领域1.空间遥感器设计研究2.光学仪器3.光学工程