Smart Computational Imaging (SCI) Lab
智能计算成像实验室

应用光学

应用光学

Applied Optics


Course L‍ecturer: Prof. Chao Zuo |左 超

2020年秋季学期, 12-17周,地点:I-105;

电科班:9151042401,9151042402;课程学分:2 学分,(32学时)


南京理工大学 左超 教师课表
学年学期:2021-2022-1 教师:左超    学院:电子工程与光电技术学院   打印日期:2021-08-23

星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日
第一大节






第二大节


应用光学

5-6,8-11周

l-302

9181042401,

9181042402等


物理光学

1,3-6,8-9周

IV-B314



第三大节






第四大节

应用光学

5-6,8-11周

l-302

9181042401,

9181042402等


物理光学

1,3-6,8-9周

IV-B314






第五大节

计算光学成像与光信息技术前沿

5-6 ,8-16周

IV-B409







课程没有指定教材,参考书:
2222.png
期末考试题型(满分100分):单选(20题,20分);填空(20,20分);简答(6题,30分) ;计算(4题,30分)
课程讲义

课程讲义

Lecture note


注:以下内容为作者原创(部分内容来源于网络,已标注),仅供非盈利用途,转载请保留或注明出处

Lecture 1: 概述 1.1 课程概要 1.2 为什么要学这门课? 1.3 课程大纲 

         Reading 1:    “光纤之父” 高锟

Lecture 2: 生活中的光学 2.1 生活中的光学

         Reading 2:   Code for moire photo

Lecture 3: 光学的发展简史I2.2 光学的发展简史(远古时期)

‍            Reading 3:   光学发展史I‍‍‍‍光学发展史II

                                   ③ Huang 等 - 2018 - Review of phase measuring deflectometry

                  ‍                ④《墨经》中的光学成就- 赵存华的博文

Lecture 4: 光学的发展简史II2.2 光学的发展简史(近代时期)

‍            Reading 4:    Gao 等 - 2014 - Single-shot compressed ultrafast photography at on;② 费马原理

‍                                   ③ 光的折射定律的发现与理论推导;④ 科学史上著名公案—牛顿与胡克之争

‍                                   ⑤ 细读牛顿与胡克、莱布尼茨间的“恩怨情仇”,科学界也没那么简单

                                   ⑥ 探访莱布尼茨:与大师穿越时空的碰撞

‍                                   ⑦ 波动光学的建立及菲涅耳的贡献

                                   ⑧ 从惠更斯原理到索末菲衍射公式 + 标量衍射理论1 + 标量衍射理论2

‍                                   ⑨ Disk + Possion

Lecture 5: 光学的发展简史III2.2 光学的发展简史(现代时期) 

‍           Reading 5:     赫兹简介;② 赫兹对经典电磁场理论发展的贡献及其影响;③ 普朗克;④ 爱因斯坦

‍                                   ⑤ 爱因斯坦1905年的三大贡献;⑥ 爱因斯坦奇迹年的五篇论文

                                   ⑦ 爱因斯坦VS玻尔,最后结局让人意外

Lecture 6: 光学的发展简史IV2.3 双缝干涉的200年

‍           Reading   6:  跨越200多年的双缝实验波函数的统计诠释

‍                                   ③ Thomson - 1928 - Experiments on the diffraction of cathode rays‍;

                                   ④ 纪念费曼_费曼的十大贡献

‍                                   ⑤ 理查德·费曼:你何必在意别人怎么想?

‍                                   ⑥ 费恩曼物理学讲义(第1卷·英文版) + 费恩曼物理学讲义(第2卷·英文版) + 费恩曼物理学讲义

‍                                                (第3卷·英文版)

‍                                   ⑦ Jönsson - 1974 - Electron Diffraction at Multiple Slits

‍                                   ⑧ Rosa - 2012 - The Merli–Missiroli–Pozzi Two-Slit Electron-Interf

‍                                   ⑨ Bach 等 - 2013 - Controlled double-slit electron diffraction

Lecture 7: ‍光与物质的相互作I‍‍3.1 反射 3.2 折射

          Reading 7:  Jeong 等 - 2006 - Biologically Inspired Artificial Compound Eyes

                                  ② 光的全反射中倏逝波的研究

‍                                  ③ Axelrod - 2001 - Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

                                  ④ 近场光学

Lecture 8: 光与物质的相互作I‍‍I‍‍3.3 散射

‍             Reading 8:    Zuo 等 - 2016 - Programmable Colored Illumination Microscopy (PCIM)

                                  ② 相干拉曼散射显微术

Lecture 9: 光与物质的相互作I‍‍I‍‍I‍‍3.4 吸收 3.5 辐射

‍             Reading 9:   海水为啥是蓝色的;② 热辐射-三辐射系数

                                   ③ 绿色荧光蛋白的发现和发展

‍                                   ④ 荧光光谱的原理及应用;⑤ emission_lecture

Lecture 10: ‍几何光学‍I4.1 几何光学的概念 4.2 光线的数学描述

‍             Reading 10:   高分辨扫描透射电子显微镜原理及其应用

                                   ② 隋曼玲_电子显微镜高分辨成像

Lecture 11: 几何光学‍II‍‍4.3 矩阵几何光学 4.4 薄透镜成像

‍            Reading 11:    矩阵光学

                                   ② Abramson - 1983 - Light-in-flight recording high-speed holographic

                                   ③ 凸透镜成像规律

Lecture 12: 几何光学‍II‍‍‍‍I4.5 厚透镜与反射镜

‍            Reading12:   LB1157-AutoCADPDF

                                   ② Curved mirror


Lecture 13: 几何光学‍IV4.6 相空间光学基础

‍            Reading13:  Radiometry, NCU

                                   ② Platt、Shack - 2001 - History and Principles of Shack-Hartmann Wavefront

‍                                   ③ Chen 等 - 2018 - 3D Imaging Based on Depth Measurement Technologies

‍                                   ④ Ng 等 - Light Field Photography with a Hand-held Plenoptic

‍                                   ⑤ Zuo 等 - 2015 - Transport of intensity phase retrieval and computa;⑥ 100_Years_LightField

‍                                   ⑦ Introduction to the Light-Field Camera

‍                                   ⑧ Martínez-Corral、Javidi - 2018 - Fundamentals of 3D imaging and displays a tutoria

‍                                   ⑨ Ng - 2005 - Fourier slice photography

                                   ⑩ Lumsdaine、Georgiev - Full Resolution Lightfield Rendering


Lecture 14: 几何光学‍V4.6 相空间光学基础

‍             Reading14:    Oh 等 - 2009 - Augmenting Light Field to model Wave Optics effect

‍                                   ② Bastiaans - Wigner Distribution in Optics

                                   ③ Bastiaans - Application of the Wigner distribution function in optics

‍                                   ④ Bastiaans - 1986 - Application of the Wigner distribution function to partially coherent ligh

‍                                   ⑤ Alonso - 2011 - Wigner functions in optics: describingbeams as ray bundles and pulses

asparticle ensembles

‍                                   ⑥ Zhang、Levoy - 2009 - Wigner Distributions and How They Relate to the Light Field

‍                                   ⑦ Raymer 等 - 1994 - Complex wave-field reconstruction using phase-space tomography

‍                                   ⑧ Nugent - 1992 - Wave Field Determination Using Three-Dimensional Intensity Information

‍                                   ⑨ Hazak - 1992 - Comment on   Wave field determination using three-dimensional intensity


Lecture 15: 人眼视觉I5.1 人眼各部分的光学特性 5.2 角膜 5.3 瞳孔 5.4 晶状体与玻璃体

‍             Reading15:    Stanford.lecture.09

                                   ② Boettner、Wolter - 1962 - Transmission of the Ocular Media



Lecture 16: 人眼视觉II5.5 视网膜 5.6 眼睛的简化光学模型 5.7 人眼的视觉特性 5.8 衍射限制及视觉分辨力

‍             Reading16:  LIGHT-INDUCED DAMAGE to the RETINA

‍                                   ② 2009 - Space-saving advantage of an inverted retina

‍                                   ③ Visual System Anatom;④ The Human Eye

                                   ⑤ 人眼的视觉特性与图像探测;⑥ 色度学基础;⑦ RGBYUV_code



Lecture 17: 典型的光学仪器I;6.1 放大镜 6.2 照相机

‍             Reading   17:    image formation;② optics I;③ extreme photography

‍                                   ④ Brady 等 - 2012 - Multiscale gigapixel photography;⑤ Gigapixel Computational Imaging



Lecture 18: 典型的光学仪器II;6.3 望远镜 6.4 光学显微镜 6.5 望远镜和显微镜可以互换吗

‍              Reading 18:   Su 等 - 2017 - The optical system of the proposed Chinese 12-m optical/infrared telescope

‍                                    ② Objectives Introduction;③ Webb - Confocal optical microscopy

                                    ④ Optical Sectioning and Confocal Microscopy

‍                                    ⑤ Denk 等 - 1990 - Two-photon laser scanning fluorescence microscopy

‍                                    ⑥ Helmchen、Denk - 2005 - Deep tissue two-photon microscopy

                                    ⑦ Two Photon Microscopy;⑧ OCT

‍                                    ⑨ Super-Resolution Microscopy

                                    ⑩ A guide to super-resolution fluorescence microscopy

‍                                    ⑪ Surpassing the lateral resolution limit by a factor of two using structured

‍                                    ⑫ Hell - 2007 - Far-Field Optical Nanoscopy

‍                                    ⑬ Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy

‍                                    ⑭ Sigal 等 - 2018 - Visualizing and discovering cellular structures withsuper-resolution microscopy

‍                                    ⑮ super-resolution optical microscopy;⑯ Timeline milestones;⑰ 光学系统的分辨本领


Lecture 19: 光学像差I;7.1 像差的起源 7.2 球差 7.3 慧差与像散

‍               Reading 19:   Lens Aberrations Fundamentals

                                    ② Imaging and Aberration Theory

‍                                    ③ Zernike function for aberration anaylsis


Lecture 20: 光学像差II;7.4 场曲与畸变 7.5 色差

‍                Reading 20: IAT 18_Imaging and Aberration Theory Lecture;② IAT 18_Exercise

‍                                    ③ 陈磊,   波相差测量—哈特曼检验;④ 陈磊,波相差测量—星点检验与曲率波前传感

‍                                    ⑤ 基于光强传输方程的非干涉相位恢复




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