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出版者:人民邮电出版社

作者:刘午平

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2002-8-1

价格:24.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115102690

丛书系列:

图书标签:

• 彩色电视机
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• 电路维修
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• 电子维修
• 电视维修
• 维修技术
• 家用电器
• 电路原理
• 故障排除

经典光学仪器的设计与原理：基于折射和反射的成像系统探究 本书籍将带您深入探索经典光学仪器领域，聚焦于利用透镜和反射镜构建的成像系统，详细阐述其背后的物理原理、设计考量以及实际应用。 本书并非聚焦于现代电子显示技术，如彩色电视机中的CPU或电路维修，而是专注于光学的基本规律如何在宏观的、机械式的光学设备中得以体现和应用。我们将跨越到电子技术范畴之外，回归到光线传播、物质相互作用的经典物理学领域。 --- 第一部分：几何光学基础与成像定律的再审视 本部分将为后续的仪器设计奠定坚实的理论基础，重点不在于半导体器件的运作，而在于光线如何被介质精确地引导和塑形。 第一章：光的本性与基础几何光学 光的传播模型： 详细解析光的直线传播、反射定律（入射角等于反射角）以及折射定律（斯涅耳定律）在不同介质界面上的应用。我们将通过大量的几何作图来直观展示光线路径的确定性。 成像原理的几何解析： 阐述物像关系的基本法则，包括点光源经过理想界面后的成像过程。重点分析放大率、横向放大率和纵向放大率的几何推导。 理想光学系统的限制： 引入共轭点、焦点、主平面等概念，为后续讨论像差的产生提供理论框架。 第二章：单透镜系统与基础成像元件 凸透镜与凹透镜的特性： 详细区分双凸、平凸、新月形透镜等不同类型的透镜，并使用高斯公式（$frac{1}{f} = frac{1}{u} + frac{1}{v}$）进行精确的成像位置计算。 光焦度（Diopter）的实际应用： 解释光焦度在验光和简单望远镜配置中的重要性，强调其与焦距的倒数关系。 薄透镜近似的局限性： 初步探讨当透镜厚度不可忽略时，引入主点和主平面的必要性，为厚透镜系统做铺垫。 --- 第二部分：复杂光学系统的构建与校正 本部分将从单一元件扩展到多元件组合，这是所有精密光学仪器（如显微镜和望远镜）的核心所在。 第三章：多镜/多透镜系统的设计法则 系统焦距的联合计算： 对于两个或多个紧密接触的透镜系统，如何计算其等效焦距和系统光焦度。 中间像与最终成像： 分析多级放大系统中中间像的性质，以及如何通过调整元件间距来优化最终图像的质量和位置（如确定目镜和物镜的间距）。 复式目镜与物镜的设计思想： 介绍开普勒式目镜和惠更斯目镜的基本结构，这些结构设计的核心目标是校正初级像差。 第四章：光学像差的分类与控制 本章是区分基础几何光学与精密光学设计的关键。我们不涉及半导体制造中的缺陷，而是关注光线自身的几何局限性。 几何像差（以五大像差为主）： 球差 (Spherical Aberration)： 探讨平行光束经过球面透镜时，边缘光线与中心光线汇聚点不一致的现象，以及使用非球面或组合镜进行校正的思路。 彗差 (Coma)： 分析物平面外一点光源经过倾斜光束引起的“彗星尾巴”状拖尾，以及其与光轴倾斜度的关系。 像散 (Astigmatism)： 阐述子午光线和弧矢光线在不同焦平面上成像的现象，以及消除像散对镜组对称性的要求。 场曲 (Field Curvature)： 描述理想平面成像转变为弯曲成像面的趋势，以及如何通过Petzval和曲率校正来应对。 畸变 (Distortion)： 区分枕形畸变和桶形畸变，说明它们是光线跟随主光线角度变化的非线性结果，而非成像清晰度的损失。 --- 第三部分：经典光学仪器的结构与应用实例 本部分将这些理论应用于两个最具代表性的光学仪器中，展示如何通过精确设计实现特定功能。 第五章：折射望远镜的设计与优化 开普勒望远镜（折射式）： 详细剖析物镜和目镜的焦距选择，如何确定系统放大率（$M = f_{obj} / f_{eye}$），以及如何通过增加镜片数量来抑制色差和球差。 折射式望远镜的限制： 深入分析大口径折射镜的制造难度、色差问题（尽管本书不侧重波动光学，但需提及色差的几何来源）以及镜筒过长带来的结构不稳。 实用应用： 介绍天文观测和地面观察中对折射望远镜特定指标（如分辨率和视场角）的要求。 第六章：反射望远镜（牛顿/卡塞格林）的原理 反射面的优势： 阐述反射镜不产生折射色差的根本原因，以及其在收集光线方面的巨大潜力。 牛顿望远镜的结构与像差： 分析牛顿系统中主反射镜的抛物面选择，以及平面（副镜）对光路的影响和引入的像差（如彗差）。 卡塞格林系统的光路折叠： 解释如何利用一个凸面副镜将光路折叠，实现长焦距和短镜筒的矛盾统一，并讨论其在场曲校正上的优势。 第七章：显微镜系统的设计与高倍率成像 复式显微镜的成像链： 分析物镜（高数值孔径设计）和目镜协同工作，实现多级放大的过程。 数值孔径 (NA) 的决定性作用： 详细解释 NA 如何直接决定显微镜的分辨能力（与波长和像差无关的理论极限），以及在油浸系统中如何提高 NA。 校正系统： 介绍消色差物镜（Achromat）和复消色差物镜（Apochromat）的设计理念，它们是如何通过组合不同折射率和色散特性的光学玻璃来消除二级光谱的。 --- 总结： 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，理解人类历史上最伟大、最基础的成像工具——光学仪器的设计哲学。内容侧重于机械光学系统的几何构建、像差的解析与校正，以及如何根据应用需求定制焦距和分辨率，与电子系统的工作原理和维修技术完全不同。

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