25 Прикладная оптика и оптические измерения (учебник для техникумов). М., «Машиностроение», 1976.
383 с.
В книге изложены основные понятия и законы физической и геометрической оптики; рассмотрены свойства глаза как приемника энергии излучения; дана краткая теория оптических систем и оптических измерений, характеризующих систему в целом. Приведены габаритные расчеты телескопических и кинопроекционных систем, микроскопа и др.
Книга написана в соответствии с утвержденной программой по предмету «Прикладная оптика и оптические измерения» для техникумов; он также может быть полезен для учащихся ПТУ соответствующего профиля и специалистов, работающих в области оптико-механической промышленности.
20405-273
ПРЕДИСЛОВИЕ
Создание новых и совершенствование существующих оптических приборов занимает значительное место в общем комплексе развития приборостроительной промышленности."Оптика—наука об излучениях — является одним из ведущих направлений современной физики. Использование оптических приборов в самых различных областях науки, техники и народном хозяйстве страны в последнее время особенно возросло в связи с появлением качественно новых направлений, таких, как квантовая электроника, космическая навигация, астрономические и астрофизические исследования звезд и планет, голографии, скоростной киносъемки и др. Развитие новой техники вызвало необходимость в создании принципиально новых оптических систем и приборов.
В этой связи подготовка высококвалифицированных специалистов-техников по разработке и эксплуатации оптико-механических и оптико-электронных приборов также должна быть переведена на новую качественную ступень. Это положение нашло свое отражение в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 22/VIII 1974 г. «О мерах по дальнейшему совершенствованию руководства средними специальными учебными заведениями и об улучшении качества подготовки специалистов со средним специальным образованием», в котором большое значение придается созданию высококачественных программ и учебников.
Настоящая книга написана в соответствии с программой предмета «Прикладная оптика и оптические измерения» для учащихся техникумов, изучающих теоретические основы прикладной оптики и оптических измерений.
Книга состоит из трех частей. В первой части, названной «Физическая оптика», изложены современные представления о природе и свойствах света, физические основы явлений интерференции, дифракции и поляризации света, основы фотометрии и приведены примеры их практического применения.
Во второй части — «Теория оптических систем» —даны основы геометрической оптики, рассмотрены свойства глаза как опти-1*
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................ 3
Принятые условные обозначения................. 5
Введение............................ 7
Часть первая. ФИЗИЧЕСКАЯ ОПТИКА
Глава I. Природа и свойства света.............. 11
§ 1. Предмет физической оптики............ 11
§ 2. Краткий исторический обзор развития теории световых явлений. Волновая и квантовая природа света 11
§ 3. Волновой процесс и его элементы......... 15
§ 4. Распространение света в изотропных средах. Показатель преломления.............: . . . 18
§ 5. Единство световых и электромагнитных явлений.
Шкала электромагнитных волн.......... 20
§ 6. Дисперсия света. Разновидности спектров..... 23
Глава II. Интерференция света................ 27
§ 7. Условия для возникновения интерференции..... 27
§ 8. Полосы равной толщины и равного наклона ... 31
§ 9. Практическое применение интерференции..... 37
§ 10. Оптические интерференционные светофильтры ... 42
Глава III. Дифракция света................. 44
§11. Понятие о дифракции.............. 44
§ 12. Дифракция плоской волны на отверстиях..... 46
§ 13. Понятие о разрешающей способности оптической
системы....................• 51
§ 14. Практическое применение дифракции....... 52
Глава IV. Поляризация света................. 56
§ 15. Понятие о поляризации ............. 56
§ 16. Распространение света в кристаллах. Двойное лучепреломление ................... 58
§ 17. Поляризационные призмы и поляроиды...... 60
§ 18. Практическое применение поляризации...... 63
378
Глава V. Основы фотометрии................. 66
§ 19. Энергия световых излучений- Световой поток ... 66
§ 20. Основные фотометрические 'величины и единицы 'их
измерения.................... 67
§ 21. Понятие об абсолютно черном теле. Источники монохроматического и сложного излучения....... 73
§ 22. Практическое применение фотометрии....... 76
Часть вторая. ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Глава VI. Основные понятия и законы геометрической оптики 81
§ 23. Предмет геометрической оптики ......... 81
§ 24. Светящаяся точка и световой луч. Гомоцентрический
пучок лучей................... 81
§ 25. Основные законы геометрической оптики..... 83
§ 26. Явление полного внутреннего отражения..... 86
§ 27. Дисперсия света. Оптическое стекло и его характеристики ..................... 87
§ 28. Оптическая система ............... 88
§ 29. Правила знаков ...'.............. 89
Глава VII. Теория идеальной оптической системы....... 90
§ 30. Идеальная оптическая система.......... 90
§ 31. Линейное увеличение. Кардинальные точки оптической системы. Главные плоскости. Фокусные расстояния ..................... 91
§ 32. Графическое построение изображений....... 94
§ 33. Основные формулы идеальной оптической системы 96 § 34. Угловое и продольное увеличение оптической системы. Связь их с линейным увеличением. Узловые
точки...................... 98
§ 35. Соединение двух оптических систем в одну с общей
осью симметрии................. 101
§ 36. Расчет хода луча через сложную оптическую систему 105
Глава VIII. Преломление и отражение лучей.......... 108
§ 37. Преломление лучей сферической поверхностью . . . 108 § 38. Преломление лучей системой из сферических поверхностей................... 109
§ 39. Преломление лучей плоской поверхностью и плоскопараллельной пластинкой ............ 110
§ 40. Преломление лучей призмой. Оптический клин ... 113 § 41. Отражение лучей плоским зеркалом и системой из
плоских зеркал ................. 114
§ 42. Отражение лучей от сферической поверхности ... 116
Глава IX. Область параксиальных лучей........... 117
§ 43. Формулы для параксиальных лучей. Параксиальный
инвариант Аббе................. 117
§ 44. Инвариант Лагранжа—Гельмгольца для параксиальной области................... 120
§ 45. Связь между фокусными расстояниями и показателями преломления ........... ..... 122
§ 46. Нулевые или вспомогательные параксиальные лучи.
Расчет хода нулевого луча......,..... 122
§ 47. Формулы для определения фокусного расстояния и
положения кардинальных точек линзы ... . . . 124
379
§ 48. Оптическая сила системы . ........... 125
§ 49. Бесконечно тонкие линзы ............ 126
§ 50. Сферические зеркала. Построение изображений в зеркалах . . . ;.................. 128
Глава X. Ограничение пучков лучей в оптических системах ... 129
§ 51. Диафрагмы и их назначение.......... . 129
§ 52. Апертурная диафрагма. Входной и выходной зрачки 130
§ 53. Полевая диафрагма. Виньетирование....... 132
Глава XI. Аберрации (погрешности) оптических систем .... 134
§ 54. Понятие об аберрациях оптических систем..... 134
§ 55. Сферическая аберрация ............. 135
§ 56. Кома. Условие синусов ............. 137
§ 57. Астигматизм и кривизна поверхности изображения 140
§ 58. Дисторсия.................... 143
§ 59. Общие замечания о хроматических аберрациях . . . 145 § 60. Хроматическая аберрация положения изображения
на оси ..................... 145
§ 61. Вторичный спектр................ 147
§ 62. Хроматическая разность сферических аберраций . . 148
§ 63. Хроматическая аберрация увеличения ...... 149
Глава .XII. Глаз человека как оптическая система и приемник
световой энергии ................. 150
§ 64. Устройство глаза, его характеристики. Аккомодация 150
§ 65. Адаптация глаза, его чувствительность...... 153
§ 66. Аметропия глаза. Коррекция недостатков зрения 156 § 67. Разрешающая способность глаза. Факторы, влияющие на остроту зрения ............. 159
§ 68. Бинокулярное зрение. Стереоскопическое восприятие 162 § 69. Цветовое впечатление. Гипотеза цветного зрения.
Понятие о дальтонизме ............. 164
§ 70. Рациональные условия работы глаза и учет его
свойств при проектировании оптических систем 167
§ 71. Влияние невидимых излучений.......... 167
Глава XIII. Оптическая система как передатчик световой энергии 168
§ 72. Потери потока изл.учения в оптических системах 168 § 73. Общая формула для определения коэффициента пропускания в оптических системах......... 172
§ 74. Светосила оптической системы. Освещенность изображения...................... 173
Глава XIV. Действие оптической системы совместно с глазом 177 •
§ 75. Видимое увеличение оптической системы...... 177
§ 76. Глубина изображаемого пространства....... 178
§ 77. Субъективная яркость изображения, воспринимаемая ь,
глазом ..................... 179
§78. Разрешающая способность системы совместно с глазом 183 1
Глава XV. Оптические детали приборов............ 184 •':'
§ 79. Линзы. Виды линз ............... 184
§ 80. Плоскопараллельные пластинки.......... 186
§ 81. Отражательные призмы и системы призм ..... 188
§ 82. Дисперсионные призмы и системы призм ..... 194
§ 83. Оптические клинья............... 198
§ 84. Светофильтры . , , ,'............., 199
Глава XVI. Понятие об асферических, нецентрированных и
растровых системах. Волоконная оптика...... 200
§ 85. Асферические поверхности ............ 200
§ 86. Цилиндрические системы. Анаморфотные насадки . . 202
§ 87. Растровые системы. Растровые экраны....... 203
§ 88. Светопроводы. Волоконная оптика ........ 204
Глава XVII. Оптические системы фотографических объективов 206
§ 89. Фотографический объектив и его характеристики 206 § 90. Коэффициент пропускания и светорассеяния. Физическая светосила. Падение освещенности к краям
поля изображения................ 209
§ 91. Глубина резко изображаемого фотообъективом пространства предметов............... 210
§ 92. Глубина резкости в пространстве изображений . . . 213 § 93. Оценка качества изображения фотографических объективов ..................... 214
§ 94. Виды фотографических объективов........ 216
Глава XVIII. Проекционные системы............ 219
§ 95. Виды проекционных систем............ 219
§ 96. Осветительные системы.............. 219
§ 97. Проекционные объективы............. 224
§ 98. Освещенность э^-'лна............... 227
Глава XIX. Телескопические системы............. 230
§ 99. Принципиальная схема -телескопической системы.
Основные оптические характеристики....... 230
§ 100. Объективы телескопических систем........ 233
§ 101. Окуляры телескопических систем......... 234
§ 102. Простые телескопические системы. Зрительные трубы
Кеплера и Галилея............... 237
§ 103. Оборачивающие системы — линзовые и призменные 240
§ 104. Назначение коллектива в телескопической системе 242 § 105. Сложные телескопические системы. Артиллерийская
панорама. Перископ .............. 243
§ 106. Телескопические системы с переменным увеличением 245
§ 107. Зрительная труба с внутренней фокусировкой . . . 252
§ 108. Бинокулярные зрительные трубы......... 255
Глава XX. Оптические системы лупы и микроскопа...... 257
§ 109. Лупа и ее оптические характеристики. Основные
типы луп ................... 257
§ 110. Оптическая система микроскопа и его характеристики ..................... 260
§ 111. Разрешающая способность микроскопа. Полезное
увеличение "................... 264
§ 112. Ограничение пучков. Зрачки микроскопа .... 265
§ 113. Объективы и окуляры микроскопов....... 265
§ 114. Осветительные системы микроскопов....... 268
Глава XXI. Габаритные расчеты оптических систем...... 272
§ 115V Задачи габаритного расчета........... 272
§ 116. Габаритные расчеты оптических деталей...... 273
§ 117. Габаритные расчеты телескопических систем. . . . 276
§ 118. Габаритный расчет проекционных систем..... 289
Часть третья. ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Глава XXII. Основы теории измерений............ 294
§ 119. Понятие об измерениях............. 294
§ 120. Ошибки измерений............... 295
§ 121. Факторы, влияющие на точность измерений .... 296
§ 122. Обработка результатов измерений........ 299
Глава XXIII. Оптические системы коллиматора и автоколлиматора ..................... 301
§ 123. Оптическая система коллиматора ........ 301
§ 124. Автоколлимационная оптическая система. Автоколлимационные окуляры ............. 304
§ 125. Измерительные элементы контрольных оптических
систем..................... 308
Глава XXIV. Общие понятия о контроле основных параметров
оптических систем............... 313
§ 126. Функции, выполняемые оптическими системами . . 313 § 127. Общие требования к оптическим системам. . . . 314 § 128. Основные контролируемые характеристики фотообъективов, зрительных труб и микроскопов ... 315 § 129. Подбор коллиматоров для контроля оптических
систем..................... 316
Глава XXV. Методы измерения основных характеристик оптических систем.................. 320
§ 130. Схемы основных приборов для определения характеристик оптических систем........... 320
§ 131. Определение фокусных расстояний.....•. . . 327
§ 132. Определение размеров входных и выходных зрачков 335
§ 133. Определение увеличения оптических систем .... 336 § 134. Определение поля оптических систем в пространстве
предметов и изображений............ 338
Глава XXVI. Методы определения предела разрешения оптических систем.................. 341
§ 135. Общие понятия................. 341
§ 136. Определение разрешающей способности линзовых
компонентов оптической системы ........ 343
§ 137. Определение разрешающей способности телескопической системы ................. 344
§ 138. Определение разрешающей способности фотообъективов..................... 346
§ 139. Определение разрешающей способности микроскопа 349
Глава XXVII. Оценка качества изображения оптической системы 351
§ 140. Общие понятия................. 351
§ 141. Оценка качества изображения при помощи штриховых мир.................... 353
§ 142. Оценка качества изображения по «дифракционной
точке»..................... 353
§ 143. Частотно-контрастный (фотоэлектрический) метод исследования качества изображения........ 355
f лава XXVIII. Методы определения остаточных аберраций 6П-
тических систем................ 359
§ 144. Методы измерения геометрических аберраций . . . 359
§ 145. Теневые методы исследования.......... 363
§ 146. Методы исследования волновых аберраций .... 365 § 147. Интерференционные методы исследования асферических поверхностей................ 368
§ 148. Определение дисторсии............. 372
Список литературы......................... 377
Цена: 150руб.
