Prensa de Óptica de Ingeniería de la Universidad de Tsinghua
Editor: Tsinghua University Press
Precio: £48
Código de barras: 9787302127222 p>
ISBN: ISBN 7-302-12722-0
Autor: Maeda Liao Yanbiao y Sun Liqun
Fecha de impresión: 1 de mayo de 2006
Fecha de publicación: 1 de mayo de 2006
Tapa dura en rústica_Folio_Número de páginas: Tapa blanda 16 folios, 537 páginas
Clasificación de la biblioteca china:
La primera- clasificación de nivel de "Clasificación de bibliotecas chinas":
La clasificación de segundo nivel de "Clasificación de bibliotecas chinas":
ISBN:
Introducción: este libro se basa sobre ingeniería óptica e introduce algunos conceptos, principios, métodos y aplicaciones básicos de la óptica desde la perspectiva de la tecnología óptica.
Este libro está dividido en 10 capítulos, que presentan las propiedades básicas de las ondas de luz y contenido relacionado sobre óptica geométrica, óptica física y óptica moderna. Entre ellas, la óptica geométrica incluye tecnología de imágenes ópticas, tecnología de visualización y grabación de imágenes ópticas y la tecnología de medición óptica incluye tecnología de interferencia de luz, tecnología de difracción de luz, tecnología de polarización de luz y tecnología de modulación de luz. El contenido de la óptica moderna incluye la tecnología láser y la tecnología de guías de ondas ópticas.
Este libro se puede utilizar como libro de texto o libro de referencia para estudiantes universitarios con especialización en mecánica y no óptica, y también se puede utilizar como referencia para personal técnico y de ingeniería relevante.
Prefacio
En China, algunas especialidades en óptica se encuentran en el Departamento de Ingeniería Mecánica, algunas en el Departamento de Ingeniería Electrónica y otras en el Departamento de Física. Por tanto, existen muchas versiones de libros de texto sobre óptica. Esta "Óptica de Ingeniería" está escrita principalmente para estudiantes que se especializan en mecánica no óptica para seguir estudiando óptica.
La mayoría de los libros de texto de óptica escritos por estudiantes universitarios son de óptica geométrica y óptica física. Esta "Ingeniería Óptica" también se basa principalmente en estas dos partes, sin embargo, considerando que hay muy pocos cursos sobre óptica en el sistema curricular de carreras de mecánica no óptica, para permitir que estos estudiantes tengan una comprensión más completa de la óptica. , este libro de texto también incluye Cubre muchos aspectos de la óptica moderna. Esta "Óptica de Ingeniería" tiene como objetivo proporcionar un material didáctico o un libro de referencia didáctico para estos estudiantes cuando estudien este curso, y también espera convertirse en un libro de referencia de estudio para otro personal técnico y de ingeniería relacionado.
Teniendo en cuenta que este libro de texto es principalmente para carreras de mecánica no óptica, además de presentar las teorías más básicas de la óptica, también se centra en la aplicación de la teoría óptica, es decir, desde la perspectiva de la tecnología óptica. , por lo que este libro de texto se llama Por motivos de "óptica de ingeniería". Tales consideraciones pueden conducir a una introducción superficial a la teoría óptica y afectar la comprensión profunda de la ciencia óptica por parte de los estudiantes, pero pueden evitar la repetición y el aburrimiento del aprendizaje óptico después de aprender los conceptos básicos de la física y permitirles sentir la practicidad de la óptica. . Darse cuenta de que aprender sobre óptica es beneficioso.
Para las carreras de mecánica no óptica, es necesario aprender y dominar algunas tecnologías ópticas y tecnologías electrónicas, para que estos estudiantes tengan un conocimiento más completo y puedan afrontar mejor los requisitos y desafíos del futuro trabajo práctico. Desde la década de 1990, ofrecemos cursos de ingeniería óptica para estudiantes de fabricación mecánica en el Departamento de Maquinaria e Instrumentos de Precisión de la Universidad de Tsinghua. Con base en estas consideraciones, exploramos el contenido y las modalidades de enseñanza del curso. Después de más de 10 años de enseñanza, a juzgar por las reacciones de algunos estudiantes y los comentarios de los graduados, nuestras consideraciones y exploraciones son básicamente correctas, pero necesitan mejorar.
Debido a que el propósito de este libro de texto es presentar todo el contenido de la óptica, se ha seleccionado una gran cantidad de contenido y espacio. Al utilizar este libro de texto para impartir cursos de óptica de ingeniería, puede seleccionar parte del contenido de acuerdo con el plan de enseñanza y el horario de clases, y parte del contenido se puede utilizar como conocimiento ampliado para el autoestudio.
Este libro de texto fue escrito por Maeda, Liao Yanbiao y Sun Liqun de la Universidad de Tsinghua. Liao Yanbiao editó los capítulos 1, 5, 6, 7 y 10, Sun Liqun editó los capítulos 2, 3 y 8, Maeda editó la introducción, los capítulos 4, 9, 7 y los apéndices, y finalmente Maeda finalizó el libro de texto. Al escribir este libro de texto, hicimos referencia a muchos libros de texto similares y nos beneficiamos mucho al aprender y tomar prestado el contenido y los métodos de estos libros de texto. Estamos profundamente agradecidos.
Durante el proceso de redacción, muchas personas brindaron valiosas opiniones y dedicaron sus esfuerzos al dibujo, revisión y publicación de este libro de texto. Quiero agradecerte. Este libro de texto definitivamente tiene algunas deficiencias. Por favor criticame y corrígeme.
Compilador
Febrero de 2006
Contenido: Introducción 1
La óptica es una ciencia y tecnología importante y útil
0,2 La óptica se ha ido desarrollando y tendrá mayor desarrollo2.
0.3 La ingeniería óptica es una ciencia y tecnología que se centra en la aplicación.
0.4 Aprendizaje y organización del curso de ingeniería óptica 6
Capítulo 1 Características básicas de las ondas de luz 8
1.1 Teoría ondulatoria de la luz 8
1.1.1 Ondas luminosas y ondas electromagnéticas 8
1.1.2 Ondas planas, ondas esféricas y ondas cilíndricas 10
1.1.3 Armónicos 12
1.1. 4 Haz gaussiano 15
1.2 Reflexión y refracción de ondas de luz planas en la interfaz de un medio isotrópico 17
1.2.1 Ley de reflexión y ley de refracción 17
Fórmula de Fresne Ear 1.2.2 09
1.2.3 Reflectancia y transmitancia 21
1.2.4 Polarización durante la reflexión y refracción 25
1.2.5 Fase durante reflexión y refracción 26
1.2.6 Reflexión total 27
1.3 Reflexión y refracción de ondas de luz sobre superficies metálicas 30
Ejercicio 33
Capítulo 2 Tecnología de imágenes de luz 35
2.1 Principios de la óptica geométrica 35
2.1.1 Tres leyes del experimento 35
2.1.2 Reflexión total 37
2.1.3 Principio de Fermat 38
2.2 Imagen óptica 41
2.2.1 Conceptos básicos y reglas simbólicas 41
2.2.2 Esférico único imágenes 42
Imagen de lentes delgadas 45
2.2.4 Imágenes de lentes combinadas 51
Apertura 55
2.3 Conceptos básicos del diseño óptico 59
2.3.1 Cálculo del camino óptico 59
Teoría de la aberración 66
2.4 Materiales ópticos 71
2.4.1 Vidrio óptico 71
Cristal óptico 78
2.4.3 Plásticos ópticos 81
2.5 Fundamentos de fotometría 84
2.5.1 Fotometría y sus unidades 84
2.5.2 Cambiar las reglas de la cantidad de luz durante la propagación de la luz 88
2.5.3 Iluminación del plano de imagen del sistema de imágenes 92
Ejercicio 96
Capítulo 3 Tecnología óptica de grabación y visualización de imágenes 100
3.1 Ojos y ayudas visuales 100
3.1.1 Ojos y sus sistemas ópticos 100
3.1.2 Lupa y microscopio 107
3.1.3 Principio de funcionamiento del telescopio 110
3.2 Dispositivo óptico de imágenes 114
Película fotográfica 114
3.2.2 Carga- dispositivo acoplado 116
3.2.3 Semiconductor de óxido metálico complementario 123
3.3 Sistema de cámara óptica 127
3.3.1 Características ópticas del objetivo fotográfico 128
3.3.2 Tipos básicos de objetivos fotográficos 131
3.3.3 Sistema de visor y sistema de enfoque 132
Sistema de cámara de televisión 136
3.4 Óptico sistema de visualización 139
3.4.1 Sistema de proyección óptica 139
3.4.2 Sistema de visualización fotoeléctrico 145
Ejercicio 153
Capítulo 4 Luz Tecnología de Interferencia 156
4.1 Condiciones de interferencia de ondas luminosas 156
Análisis del fenómeno de interferencia provocado por 4.1.1 ondas luminosas.
46638.68668686666
4.1.2 Condiciones necesarias para la interferencia de ondas de luz 158
4.1.3 Condiciones suplementarias para la interferencia de ondas de luz 159
4.2 Interferencia de doble haz en la división de la onda superficie 160
4.2.1 Interferencia de doble haz en el área espectroscópica de doble rendija 160
4.2.2 Otros dispositivos experimentales para interferencia de doble haz en la superficie de división 163
4.2.3 Factores de impacto para la definición de franjas de interferencia 165
4.3 Interferometría de dos haces de amplitud fraccional 170
4.3.1 Interferometría de amplitud fraccional de placa 170
4.3.2 Interferencia isoclinal 171
4.3.3 Interferencia de igual espesor 175
4.4 Interferómetro de doble haz 181
4.4.1 Interferómetro de Michelson 182
4.4.2 Interferómetro Fizeau 186
4.4.3 ¿Mach? Interferómetro enviado 188
4.4.4 Interferómetro de Segnac 188
4.5 Interferencia multihaz 192
4.5.1 Intensidad luminosa de la interferencia multihaz Distribución 192
4.5.2 Interferómetro multihaz 198
4.5.3 Aplicación de la interferometría multihaz 202
4.6 Introducción a la óptica de película delgada 204
4.6.1 Película óptica monocapa 205
4.6.2 Película óptica multicapa
4.6.3 Preparación y aplicación de película óptica 213
Ejercicio 216
Capítulo 5 Tecnología de difracción de la luz 220
5.1 Teoría básica de la difracción 220
5.1.1 ¿Huygens? Principio de Fresnel 220
5.1.2 Difracción de Fraunhofer y Difracción de Fresnel 224
5.2 Difracción de Fraunhofer de rendija simple 226
Difracción Cálculo de intensidad 226
5.2.2 Análisis de la fórmula de distribución de intensidad de la luz de difracción 228
5.3 Difracción de orificio redondo de Fraunhofer 229
5.4 Principio de Babinet 233
5.5 Difracción de rendija de Fraunhofer 234
5.5.1 Interferencia y difracción de doble rendija 234
5.5.2 Suma de interferencias de múltiples rendijas Difracción 237
5.6 Difracción de Fresnel 241
5.6.1 Difracción de orificio circular y difracción de pantalla circular 241
5.6.2 Difracción de borde recto 244
5.6.3 Placa de zona 245
5.7 Rejilla de difracción 248
5.7.1 Rejilla de difracción plana 248
5.7.2 Rejilla en blanco 252
Espectrómetro 255
5.8 Tecnología holográfica 257
5.8.1 Principios holográficos y tipos holográficos 257
5.8.2 Ejemplos de aplicaciones de tecnología holográfica 261
5.9 Óptica de Fourier 263
5.9.1 Descripción general 263
5.9.2 Transformada de Fourier Características de lentes delgadas 264
Óptica Transformada de Fourier 266
5.9.4 Procesamiento de información óptica y sus aplicaciones 268
5.10 Óptica binaria 269
5.1 Descripción general 269
5.10.2 Características de la óptica binaria 271
5.10.3 Fabricación de dispositivos ópticos binarios 271
5.10.4 Aplicación de la óptica binaria 272
5.11 Sistemas ópticos de campo cercano 275
5.11.1 Descripción general 275
5.11.2 Principios de óptica de campo cercano 275
5.11.3 Ejemplos de aplicación de dispositivos ópticos de campo cercano 276
Ejercicio 278
Capítulo 6 Tecnología de polarización de la luz 281
6.1 Características de polarización de la luz 281
6.1.1 Propiedades de la onda de corte de luz 281
6.1.2
Estado de polarización de la onda de luz 283
6.1.3 Representación de la luz polarizada 286
6.2 Características de propagación de ondas de luz planas en cristales 290
Tensor dieléctrico del cristal 290
6.2.2 Ondas de luz planas monocromáticas en cristales anisotrópicos 292
6.2.3 Propagación de ondas de luz planas en cristales - Método analítico 293
6.2. Ondas de luz planas en cristales - Método gráfico 296
6.3 Reflexión y refracción de ondas de luz planas en la superficie del cristal 301
6.3.1 Leyes de reflexión y refracción de ondas de luz en el cristal Superficie
6.3.2 Camino óptico en cristal uniaxial 303
6.4 Dispositivo de polarización 304
6.4.1 Descripción general 304
6.4.2 Polarizador reflectante 304
6.4.3 Polarizador birrefringente 305
6.4.4 Polarizador dicroico 307
6.4.5 Placa de ondas y compensador 308
Despolarizador 312
6.5 Cálculo de la intensidad de la luz después de pasar a través de componentes ópticos 313
Descripción general 313
6.5.2 Usar el cálculo del vector de Jones 313
6.5.3 Cálculo con el vector de Stokes 313
6.5.4 314 está representado por la bola de Poincar.
6.6 Interferencia de luz polarizada 315
Descripción general 315
6.6.2 Interferencia de luz polarizada de luz paralela 316
6.6.3 Convergencia Luz polarizada Interferencia de la luz 318
6.7 Rotación óptica de cristales 321
6.8 Instrumento de luz polarizada 322
Politómetro 322
Instrumento de elipsometría 323
Ejercicio 325
Capítulo 7 Tecnología de modulación de luz 327
7.1 Introducción a la óptica no lineal 327
7.1.1 Descripción general 327
7.1.2 Características no lineales del medio 328
7.1.3 Los efectos no lineales producen frecuencia suma 329.
7.1.4 Los efectos no lineales producen segundos armónicos 332.
7.1.5 Los efectos no lineales producen frecuencias diferentes 332.
7.1.6 Características no lineales de la fibra óptica 333
7.1.7 Dispersión inelástica estimulada 334
7.2 Modulación de la luz 335
7.2 .1 Modulación de amplitud y modulación de intensidad de luz 335
Modulación de frecuencia y modulación de fase 337
Modulación de pulso 338
7.3 Modulación electroóptica 339
7.3.1 Efecto electroóptico lineal 339
7.3.2 El coeficiente electroóptico lineal del cristal es 341.
7 . 3 . 3 Efecto electroóptico lineal del cristal KDP KDP 343
7.3.4 Dispositivo de modulación electroóptica 347
7.4 Modulación magnetoóptica 349
7.4.1 Efecto de rotación óptica magnética 349
7.4.2 Efecto Faraday del cristal 350
7.5 Modulación acústico-óptica 352
Efecto óptico elástico 352
p>7.5.2 Difracción acústica y de luz
Ejercicio 356
Capítulo 8 Tecnología de medición óptica 357
8.1 Dispositivos básicos de medición óptica 357
8.1.1 Banco óptico y sus componentes básicos 357
8.1.2 Goniómetro de precisión 364
8.2 Medición de vidrio óptico 367
8.2.1 Medición del índice de refracción y dispersión del vidrio óptico 367
8.2.2 Medición de la birrefringencia del vidrio óptico 371
8.2.3 Medición de características espectrales de vidrio óptico coloreado 375
8.3 Medición de piezas ópticas 377
8.3.1 Medición de la desviación de la superficie de piezas ópticas 377
8.3.2 Medición de la curvatura esférica radio 381
8.3 .3 Medición del no paralelismo óptico de partes ópticas planas 384
8.3.4 Medición de la distancia focal y la distancia focal superior 389
8.4 Medición de parámetros característicos de sistemas ópticos típicos 392
8.4.1 Detección de parámetros característicos de sistema microscópico 392
8.4.2 Detección de parámetros ópticos característicos de sistema de teleobjetivo 95
8.4.3 Detección de parámetros ópticos característicos del objetivo fotográfico 402
p>Ejercicio 410
Capítulo 9 Tecnología láser 413
9.1 Generación y características de Láseres
9.1.1 Láser 413 Generaciones
9.1.2 Características del láser 414
9.2 Naturaleza cuántica de la luz y dualidad onda-partícula 415
9.2.1 Efecto fotoeléctrico y fotones (fotónica) 415
9.2.2 Dualidad onda-partícula de la luz 417
9.2.3 Distribución del nivel de energía de los átomos 417
9.3 Principio del láser 419
Transición atómica 419
9.3.2 Composición del láser 423
9.3.3 Resonador óptico 426
9.3.4 Modo de láser 430
9.4 Láseres 433
Láseres de gas 433
9.4.2 Láseres de estado sólido 440
Láseres semiconductores 443
9.5 Tecnología láser 451
Tecnología de colimación láser 451
Tecnología de alcance láser 453
9.5.3 Modulación láser tecnología 458
9.5.4 Tecnología de estabilización de frecuencia láser 460
Tecnología de pulso láser 466
Tecnología de almacenamiento láser 471
Ejercicio 475
Capítulo 10 Tecnología de guía de ondas óptica 476
10.1 Descripción general 476
10.1.1 Guía de ondas óptica 476
10.1.2 Fibra óptica 477
10.2 Características de transmisión de la guía de ondas óptica plana 480
1 Estructura de la guía de ondas óptica plana 480
Modo de la guía de ondas óptica plana 480
10.2.3 Guía de ondas óptica Pérdida 481
10.3 Dispositivo de fibra óptica 482
p>Modulador de guía de onda óptica 482
10.3.2 Modulador electroóptico 483
10.3 .3 Modulador acústico-óptico 484
10.3.4 Guías de ondas características del período y filtros reflectantes 485
10.3.5 Polarizadores de guías de ondas ópticas 486
10.3.6 Láseres de guía de ondas 486
10.4 Acoplamiento de guía de onda óptica 487
1 Guía de onda óptica
Lentes 488
10.4.2 Espejos y prismas de guía de ondas ópticas 489
10.5 Ejemplos de sistemas ópticos integrados 489
1 5 . >
p>
10.5.2 Giroscopio de guía de ondas ópticas en miniatura 491
10.6 Características de la fibra óptica 492
Teoría de la luz de 10.6.1 fibra óptica con índice de refracción uniforme 56636.68666666661
10.6.2 Pérdida de fibra 493
10.6.3 Dispersión de fibra 494
10.6.4 Polarización de fibra óptica
10.7 Óptica especial fibra 495
10.7.1 Fibra óptica de índice de refracción variable 495
10.7.2 Fibra óptica infrarroja 500
10.7.3 Fibra óptica plástica 501
10.8 Dispositivo de fibra óptica 501
10.8.1 Conectores y acopladores de fibra óptica 502
10.8.2 Multiplexor por división de longitud de onda de fibra 502
10.8.3 Fibra controlador de polarización 503
p>10.8.4 Filtro de Fibra Óptica 503
10.8.5 Rejilla de Fibra Bragg 505
10.8.6 Amplificador de Fibra y Láser 505
10.9 Sensor de fibra 506
Descripción general 506
10.9.2 Sensor de fibra óptica con detección de modulación de amplitud 507
10.9.3 Fibra óptica con detección de modulación de fase sensor 508
10.9.4 Sensor de fibra óptica con polarización modulada 512
10.9.5 Sistema de detección de fibra óptica con longitud de onda modulada 12
10.9.6 Sistema de detección de fibra óptica 513
Apéndice A Conocimientos básicos del tensor 515
Apéndice B Análisis vectorial y teoría de campos 520
Apéndice C Ecuaciones básicas de la teoría del campo electromagnético 525
Archivo de referencia 535