Geometric Optics: Theory and Design of Astronomical Optical Systems Using Mathematica®

این متن، اکنون در ویرایش دوم خود، پیشینه ریاضی مورد نیاز برای طراحی بسیاری از ترکیب‌های نوری را که در تلسکوپ‌ها و دوربین‌های نجومی استفاده می‌شوند، ارائه می‌کند. این روش از یک رویکرد جدید برای نظریه انحراف مرتبه سوم بر اساس اصل فرما و استفاده از مسیرهای نوری خاص (به نام مسیرهای استیگماتیک) به جای پرتوها استفاده می کند که امکان استخراج آسان تر فرمول های مرتبه سوم را فراهم می کند. هر ترکیب نوری تجزیه و تحلیل شده همراه با یک نوت بوک قابل دانلود Mathematica® است که طراحی مرتبه سوم خود را خودکار می کند و نیاز به محاسبات طولانی را از بین می برد. توسعه اپتیک گاوسی از اصل فرما. سپس یک رویکرد ساده تر به انحرافات تک رنگ مرتبه سوم بر اساس هر دو اصل فرما و مسیرهای انگ تشریح می شود و به دنبال آن فصل جدیدی در مورد انحرافات مرتبه پنجم و طبقه بندی آنها ارائه می شود. چندین دستگاه نوری خاص مورد بحث و تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند، از جمله تلسکوپ های نیوتنی و کاسگرین. دوربین های اشمیت، رایت، هوتون و ماکسوتوف. تلسکوپ کلوتسف؛ دوربین میدان تخت بیکر-اشمیت؛ دوربین Buchroeder; و جدید در این نسخه، دوربین Baker-Nunn و ترکیبات اپتیکال با اهداف فرعی و Petzval. در نهایت، فرمول‌بندی‌های لاگرانژی و همیلتونی اپتیک هندسی و نظریه انحراف مرتبه سوم سیدل ارائه شده‌اند و فصل جدیدی اپتیک را در محیط‌های ناهمسانگرد در نظر می‌گیرد. نمودارهای متعدد، مثال‌های کار شده، و تمرین‌هایی برای تمرین بیشتر مفاهیم کلیدی در سراسر کتاب گنجانده شده است.
اپتیک هندسی یک مرجع عالی برای دانشجویان کارشناسی ارشد، محققین و شاغلین در ریاضیات کاربردی است. ، مهندسی، نجوم و اپتیک نجومی. همچنین می تواند به عنوان یک کتاب درسی تکمیلی برای دوره های تحصیلات تکمیلی در اپتیک نجومی، طراحی نوری، مهندسی نوری، برنامه نویسی با Mathematica®، یا اپتیک هندسی استفاده شود.

This text, now in its second edition, presents the mathematical background needed to design many optical combinations that are used in astronomical telescopes and cameras. It uses a novel approach to third-order aberration theory based on Fermat’s principle and the use of particular optical paths (called stigmatic paths) instead of rays, allowing for easier derivation of third-order formulae. Each optical combination analyzed is accompanied by a downloadable Mathematica® notebook that automates its third-order design, eliminating the need for lengthy calculations.
The essential aspects of an optical system with an axis of rotational symmetry are introduced first, along with a development of Gaussian optics from Fermat’s principal. A simpler approach to third-order monochromatic aberrations based on both Fermat’s principle and stigmatic paths is then described, followed by a new chapter on fifth-order aberrations and their classification. Several specific optical devices are discussed and analyzed, including the Newtonian and Cassegrain telescopes; the Schmidt, Wright, Houghton, and Maksutov cameras; the Klevtsov telescope; the Baker-Schmidt flat-field camera; the Buchroeder camera; and, new in this edition, the Baker-Nunn camera and optical combinations with sub-corrector and Petzval objectives. Finally, the Lagrangian and Hamiltonian formulations of geometric optics and Seidel’s third-order aberration theory are presented, and a new chapter considers optics in anisotropic media. Numerous diagrams, worked-out examples, and exercises for further practice of key concepts are included throughout the book.
Geometric Optics is an excellent reference for advanced graduate students, researchers, and practitioners in applied mathematics, engineering, astronomy, and astronomical optics. It can also be used as a supplementary textbook for graduate-level courses in astronomical optics, optical design, optical engineering, programming with Mathematica®, or geometric optics.