經(jīng)典光學與天文光學系統(tǒng)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 光學的發(fā)展歷程概述 1
1.2 光學理論概述 4
1.2.1 幾何光學 4
1.2.2 波動光學 5
1.2.3 量子光學 5
1.3 典型天文光學系統(tǒng)概述 6
1.3.1 光學與紅外探測器 6
1.3.2 天文望遠鏡光學系統(tǒng) 7
1.3.3 自適應光學 8
1.3.4 天文干涉技術 8
第2章 經(jīng)典光學理論基礎 10
2.1 幾何光學 10
2.1.1 費馬原理 10
2.1.2 幾何光學基本定律 12
2.1.3 成像的基本概念 15
2.1.4 近軸與理想光學系統(tǒng) 16
2.1.5 理想光學系統(tǒng)的物像關系 19
2.1.6 光闌與光瞳 21
2.1.7 輻射度學與光度學 22
2.1.8 近軸光學的矩陣方法 27
2.1.9 幾何像差概述 39
2.2 波動光學 43
2.2.1 光的電磁理論基礎 44
2.2.2 標量衍射理論 46
2.2.3 光學系統(tǒng)的分辨本領 53
2.2.4 光波的疊加——群速度和相速度 54
2.2.5 光波的相干性 56
2.3 傅里葉光學概述 70
2.3.1 線性系統(tǒng)及二維傅里葉變換 71
2.3.2 單色平面波的復振幅和空間頻率 73
2.3.3 正透鏡的相位透過率函數(shù) 74
2.3.4 透鏡的傅里葉變換特性 75
2.3.5 成像過程的傅里葉變換分析 77
2.3.6 相干成像和振幅傳遞函數(shù) 79
2.3.7 非相干成像和光學傳遞函數(shù) 80
習題 84
參考文獻 88
第3章 光學/紅外探測器 89
3.1 光學 /紅外探測器的作用 89
3.2 光學 /紅外探測器的類型 91
3.2.1 感光膠片 91
3.2.2 熱電探測器 92
3.2.3 光電探測器 94
3.3 半導體光電探測器的物理機制 95
3.3.1 本征半導體 97
3.3.2 非本征半導體 98
3.3.3 PN結(jié)的結(jié)構(gòu)和原理 101
3.4 光電探測器的特征參數(shù) 103
3.5 光電探測器實例 105
3.5.1 光電探測器的結(jié)構(gòu)和基本探測過程 105
3.5.2 光電發(fā)射探測器 107
3.5.3 光電導探測器 109
3.5.4 光伏探測器 110
3.5.5 陣列型光電探測器 112
習題 117
參考文獻 118
第4章 天文望遠鏡概述及其典型系統(tǒng) 119
4.1 天文觀測與天文望遠鏡 119
4.1.1 天文觀測的需求 119
4.1.2 天文望遠鏡發(fā)展概述 120
4.2 天文光學望遠鏡的基本類型 124
4.2.1 折射式望遠鏡 124
4.2.2 反射式望遠鏡 130
4.2.3 折反射式望遠鏡 143
4.3 天文光學望遠鏡實例分析 146
4.3.1 臺址環(huán)境 147
4.3.2 望遠鏡結(jié)構(gòu)與參數(shù)指標 147
4.3.3 終端儀器 149
習題 151
參考文獻 152
第5章 自適應光學 153
5.1 大氣湍流的光學效應 153
5.1.1 柯爾莫哥洛夫模型 153
5.1.2 大氣折射率結(jié)構(gòu)函數(shù) 155
5.1.3 大氣相位結(jié)構(gòu)函數(shù) 157
5.1.4 非等暈效應(anisoplanatic effect)和時效性(temporal effect) 159
5.1.5 波前畸變的澤尼克表達 161
5.1.6 大氣湍流對成像的影響 164
5.2 自適應光學系統(tǒng)的工作原理和核心元件 165
5.2.1 自適應光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 165
5.2.2 自適應光學系統(tǒng)的核心元件 166
5.3 自適應光學系統(tǒng)的設計、分析及性能評價 181
5.3.1 自適應光學系統(tǒng)的設計 181
5.3.2 自適應光學系統(tǒng)的分析 184
5.3.3 自適應光學系統(tǒng)的性能評估 185
5.4 自適應光學系統(tǒng)的類型 185
5.4.1 單共軛自適應光學系統(tǒng) 186
5.4.2 極端自適應光學系統(tǒng) 187
5.4.3 激光導星自適應光學系統(tǒng) 187
5.4.4 多共軛自適應光學系統(tǒng) 189
5.4.5 近地層自適應光學系統(tǒng) 190
5.4.6 多目標自適應光學系統(tǒng) 191
習題 193
參考文獻 193
第6章 天文中的干涉技術 195
6.1 天文干涉概述 195
6.2 振幅干涉術 197
6.2.1 復相干度 197
6.2.2 邁克耳遜恒星干涉儀 198
6.2.3 長基線光干涉技術及相關技術概述 201
6.3 恒星散斑干涉術和散斑成像技術 204
6.3.1 散斑基本原理 205
6.3.2 散斑傳遞函數(shù)及其性質(zhì) 208
6.3.3 信噪比 210
6.3.4 散斑全息 210
6.3.5 散斑干涉術的實現(xiàn) 212
6.3.6 散斑成像——相位問題及其解決辦法 212
6.4 強度干涉術 215
6.4.1 強度漲落與二階相干函數(shù) 215
6.4.2 強度干涉的物理基礎 216
6.4.3 強度干涉的量子解釋 217
6.4.4 恒星強度干涉儀 219
習題 222
參考文獻 222
索引 224