画法几何及建筑制图习题集 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中央广播电视大学出版社

作者:聂圣世 编

出品人:

页数:42

译者:

出版时间:1993-2

价格:14.60元

装帧:

isbn号码:9787304007676

丛书系列:

图书标签:

• 画法几何
• 建筑制图
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• 机械制图
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• 教材
• 理工科
• 高等教育
• 设计
• 制图基础

好的，以下是一份针对一本名为《现代光学系统设计与优化》的图书的详细内容简介，该书旨在深入探讨光学系统的理论基础、设计流程、关键技术以及实际应用。 --- 现代光学系统设计与优化 深度剖析与前沿应用 图书简介 在当代科技飞速发展的浪潮中，光学系统作为信息获取、传输与处理的核心载体，其重要性不言而喻。从高分辨率成像设备到先进的激光通信，再到精密的生物医学仪器，无不依赖于高效率、高性能的光学设计。本书《现代光学系统设计与优化》并非仅仅停留在基础原理的罗列，而是致力于构建一个从理论到实践、从基础到前沿的系统化知识框架，旨在为光学工程师、系统设计师以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且具有高度可操作性的设计方法论和技术指南。 本书内容涵盖了经典光学理论的现代应用，并着重阐述了在非球面、衍射光学、自由曲面等先进技术背景下，如何实现光学系统的性能突破和优化。全书结构严谨，逻辑清晰，内容翔实，力求覆盖现代光学系统设计过程中的每一个关键环节。 --- 第一部分：光学系统设计的理论基石与方法论（共四章） 本部分奠定了理解和设计复杂光学系统的理论基础，重点在于光线追迹的精确性、像差的量化分析以及现代优化工具的引入。 第一章：几何光学与成像理论的再审视 本章首先回顾了费马原理和惠更斯原理在光线追迹中的基础地位。重点阐述了矩阵光学的强大工具性，详细推导了光线矩阵、系统矩阵在多镜系统、复合同轴系统中的应用，并阐述了如何利用矩阵快速计算系统的基本参数，如焦距、节点位置和放大率。随后，深入分析了光瞳与孔径光阑的确定方法，这对控制系统的有效数值孔径（NA）和视场角（FOV）至关重要。章节末尾引入了光线密度函数（RPF）的概念，为后续的能量分布分析做铺垫。 第二章：像差的精确描述与量化 这是光学设计中的核心挑战。本章系统地介绍了波像差理论，着重讲解了Zernike多项式在描述和分离系统像差方面的优势，并给出了一套标准化的Zernike系数查询与应用方法。对于传统的几何像差，如球差、彗差、像散和场曲，本章不仅给出了传统的代数表达式，更侧重于像差的物理成因及其对成像质量的实际影响。特别是对色差（轴向与横向）的分析，强调了不同类型玻璃材料的色散特性及其对宽带成像系统的制约。 第三章：调制传递函数（MTF）与成像质量评价 本章聚焦于从“光线”到“能量”的转换，深入探讨了描述系统性能的光学传递函数（OTF）及其幅值部分——调制传递函数（MTF）。详细解析了衍射极限MTF的计算公式，并阐述了如何通过傅里叶光学方法，将系统像差（波前误差）转化为MTF曲线。章节中还对比了不同评价标准（如RMS斑点半径、Strehl比）的适用场景，指导设计者根据应用需求选择合适的质量判据。 第四章：优化理论与算法基础 现代光学设计离不开迭代优化。本章介绍了目标函数（或称评价函数）的构建原理，包括如何科学地加权像差项、衍射项和系统结构约束。随后，详细阐述了主流的优化算法，如阻尼最小二乘法（DLS）和模拟退火算法。特别关注全局优化与局部收敛的策略，强调如何利用初始结构预处理（如厚度扫描、元件放置）来提高优化算法的成功率。 --- 第二部分：先进光学元件与系统实现（共五章） 本部分将理论设计与具体元件技术相结合，聚焦于如何利用现代制造技术突破传统玻璃光学元件的限制。 第五章：非球面与自由曲面的设计与制造考量 非球面是现代高性能系统的标配。本章详细介绍了标准非球面的数学模型及其在消除低阶像差中的作用。更进一步，深入探讨了自由曲面（Freeform Surface）的设计原理，如点阵型、曲率梯度型自由曲面。本章还特别关注了这些复杂曲面在光刻胶、CNC磨削、精细抛光等制造工艺中的可行性分析和误差容限评估。 第六章：衍射光学元件（DOE）的应用与设计 衍射光学元件以其轻薄、多功能集成化的特性，成为弥补折射光学缺陷的利器。本章详细解析了标量衍射理论和矢量衍射理论在DOE设计中的应用。重点介绍了起伏型（Phase-only）DOE的设计方法，包括迭代傅里叶变换（IFT）算法在实现特定光斑整形和光束分束中的实际操作步骤。同时，探讨了DOE在微纳加工限制下的性能衰减问题。 第七章：离轴与反射式光学系统设计 对于需要大视场、高分辨率或需要处理高功率光束的应用，反射式系统（如施密特-盖塞林、卡塞格林）不可或缺。本章专注于离轴光学系统的设计挑战，如旁轴像差（如彗差、倾斜像散）的控制。详细对比了传统反射镜与自由曲面反射镜在系统小型化和消色差化方面的潜力。 第八章：扫描与匀化光学系统 在照明、显示和激光加工领域，光束的均匀性至关重要。本章专门剖析了光束整形技术。介绍了Lissotious光斑的形成机理，并深入讲解了复合光阑（Compound Integrator Rod）和微透镜阵列（MLA）在实现均匀照明方面的设计参数选择与耦合效率分析。 第九章：公差分析与系统集成验证 一个成功的系统不仅要有优秀的理论设计，还必须具备良好的制造容差性。本章是连接设计与生产的桥梁。系统阐述了灵敏度分析的统计学方法，如何确定关键元件的制造公差和装调公差。重点介绍了蒙特卡罗模拟（Monte Carlo Simulation）在评估批量产品性能一致性方面的应用，并指导读者如何基于公差分析结果进行反向设计改进。 --- 第三部分：特定应用领域的设计案例与前沿趋势（共三章） 本部分通过具体的应用案例，展示前述理论和技术的集成应用，并展望未来的发展方向。 第十章：高分辨率成像系统设计实践（微距与遥感） 本章选取了两个典型应用场景：高倍率微距镜头和远摄变焦遥感系统。针对微距系统，重点分析了工作距离与景深的矛盾，以及如何利用液体透镜等现代技术实现快速调焦。对于遥感系统，则讨论了畸变控制、热变形补偿和对地倾斜对成像的影响。 第十一章：激光系统与光束整形 在激光应用中，光束质量和能量密度是核心。本章探讨了光束质量因子（M²）的精确测量与优化。设计案例包括高功率光纤耦合系统和高精度激光束扫描系统，强调了元件的抗损伤阈值（LIDT）和热透镜效应在设计中的约束作用。 第十二章：面向机器视觉与AR/VR的光学前沿 本书的收官之章展望了未来需求。详细讨论了宽视场、小系统体积的AR/VR头戴显示器的光学挑战，包括Pancake光路、衍射波导的设计原理及其对人眼视觉系统的适配性。同时，对集成化光子学和AI辅助设计在未来光学工程中的角色进行了前瞻性分析。 --- 结语 《现代光学系统设计与优化》力求成为一本兼具深度、广度和实用性的参考书。通过扎实的理论推导、精细的案例分析和对前沿技术的捕捉，本书旨在帮助读者跨越从“原理掌握”到“工程实现”的鸿沟，真正掌握设计出下一代高性能光学系统的核心能力。 ---

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关于提供的参考图和解答部分的详尽程度，这本书的表现超出了我的预期。通常，习题集为了篇幅考虑，答案部分往往只是寥寥几笔的最终结果，或者只有最关键的几步草图。但这本书在关键解题步骤上的展示，几乎做到了“手把手”的教学。对于那些容易出错的关键点，比如二次相交线的确定或者曲面交线的绘制过程，书中不仅给出了最终的几何图形，还用非常细致的箭头和编号标示了作图的逻辑顺序。这对于自学者来说是巨大的福音，因为我可以清晰地比对自己的思路和标准解法之间的偏差点在哪里。此外，对于一些多解法或需要优化方案的题目，书中还附带了对不同作图路径的简要讨论，分析了哪种方法在实际制图中更为经济或精确。这种对“如何思考”的强调，远比单纯的“是什么答案”要有价值得多。

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这本书的实用性，尤其体现在它对现代建筑制图规范的尊重和融入上。虽然画法几何是经典学科，但如果脱离了现代工程的要求，学习起来就会显得有些“象牙塔”气息。这本书成功地将基础的几何原理与现行的行业标准进行了有效的对接。例如，在图层管理、线条粗细的规范应用，以及视图的排列组合等方面，它都遵循了国际上和国内行业内公认的制图习惯。这让我在练习绘制的每一个步骤中，都不自觉地养成了规范化的操作习惯。很多练习的最终要求，不仅仅是得出正确的几何投影，还包括按照标准格式完成整套的施工图表达，包括标题栏的填写、尺寸标注的规范性等等。这使得这本书不仅仅是一本几何习题集，更像是一本为未来职业生涯打基础的“入门级制图标准手册”，确保了所学知识的即时转化能力和长远价值。

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这本书的理论讲解部分，处理得非常巧妙，它成功地在“晦涩的数学原理”和“实用的工程应用”之间架起了一座坚实的桥梁。我以前接触过一些同类书籍，往往要么是纯粹的几何学推导，读起来像在啃数学定理，枯燥乏味；要么就是直接堆砌案例，缺乏对背后原理的深入剖析。然而，这本习题集似乎找到了一个平衡点。它没有一上来就抛出复杂的空间变换公式，而是通过一系列精心设计的视觉化例子，引导读者逐步理解投影、截面和轴测图是如何从三维空间“折叠”到二维平面上的。作者的语言风格是那种温和而坚定的导师型，他不会直接给出答案，而是通过层层递进的提问，促使读者自己去发现规律。尤其是一些关于复杂曲面交线绘制的章节，他引入了独特的辅助线构思法，极大地简化了我过去认为必须依赖大量三角函数计算才能解决的难题。这种教学思路，体现了作者深厚的教学经验，确实能让学习过程变得更加直观和高效。

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这本书的封面设计和装帧质量给我留下了深刻的第一印象。硬壳封面摸起来很有质感，那种略带磨砂的触感，让人感觉它不是那种随随便便就能翻烂的工具书，而更像是一本值得收藏的专业参考资料。内页纸张的选择也很考究，不是那种容易反光的铜版纸，而是偏向哑光的道林纸，即便是长时间对着图纸和文字，眼睛也不会感到过于疲劳。装订方面做得相当扎实，即便我把它完全摊平在桌面上进行描图和对比，书脊也没有出现任何松动的迹象，这对于经常需要反复查阅和使用的技术书籍来说，是至关重要的优点。此外，书本的整体开本设计得非常合理，既保证了图纸内容有足够的展现空间，又不会大到让人在携带或在有限的工作台上操作时感到笨重。排版布局上，作者显然花了不少心思，文字和图例的穿插布局清晰流畅，即便是初学者也能很快找到自己需要的信息点，不会被密密麻麻的符号和线条淹没。这种对细节的关注，从外在的物理层面就建立起了一种专业、严谨的基调，让我对内部内容的质量充满了期待。

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习题本身的难度梯度设置，是我认为这本书最值得称赞的地方之一。它不是一个“一刀切”的难度集合，而是一个精心构建的知识阶梯。开篇的几组练习，聚焦于基础点的定位、直线的投影和基本面的相交，旨在巩固最核心的二维到三维转换概念。随着章节的深入，练习的复杂度像滚雪球一样逐渐增加，开始引入斜截面、透视变形以及更复杂的立体组合体剖切。我发现，当我还在为前一章的习题感到有些吃力时，后面的习题就已经在潜移默化中引导我掌握了下一阶段需要用到的技巧，这种“无痛升级”的学习体验非常棒。对于我这种需要通过大量练习来巩固知识的人来说，习题数量的丰富性提供了足够的“肌肉记忆”训练机会。更重要的是，习题不仅限于标准的正投影练习，还涵盖了许多与实际建筑设计紧密相关的场景模拟，比如屋顶坡度的计算与表示，这让练习的价值超越了纯粹的学术训练。

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