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

2018年秋季学期, 5,7-11周,地点:Ⅳ-A407;

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


                           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

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18-09-28 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


18-09-28 Lecture 2: 生活中的光学 2.1 生活中的光学

                  Reading 2:   Code for moire photo


18-10-08 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IIHuang 等 - 2018 - Review of phase measuring deflectometry

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


18-10-08 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

‍                    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

‍                    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

‍                    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

‍                    Disk + Possion


18-10-15 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

‍                     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


18-10-19 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

‍                     Thomson - 1928 - Experiments on the diffraction of cathode rays;④ 纪念费曼_费曼的十大贡献

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

‍                    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)

‍                    Jönsson - 1974 - Electron Diffraction at Multiple Slits

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

‍                    Bach 等 - 2013 - Controlled double-slit electron diffraction


18-10-23 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

‍                    Axelrod - 2001 - Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy;④ 近场光学


18-10-26 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


18-10-29 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

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


18-11-02 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


18-11-05 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


18-11-05 Lecture 12: 几何光学‍II‍‍‍‍I4.5 厚透镜与反射镜

‍                       Reading  12:   LB1157-AutoCADPDF;② Curved mirror


18-11-09 Lecture 13: 几何光学‍IV4.6 相空间光学基础

‍                       Reading  13:  Radiometry, NCU;② Platt、Shack - 2001 - History and Principles of Shack-Hartmann Wavefront

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

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

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

‍                    Introduction to the Light-Field Camera

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

‍                    Ng - 2005 - Fourier slice photography;⑩ Lumsdaine、Georgiev - Full Resolution Lightfield Rendering


18-11-09 Lecture 14: 几何光学‍V4.6 相空间光学基础

‍                       Reading  14:  Oh 等 - 2009 - Augmenting Light Field to model Wave Optics effect

‍                     Bastiaans - Wigner Distribution in Optics;③ Bastiaans - Application of the Wigner distribution function in optics

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

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

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

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

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

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


18-11-13 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

‍                       Reading  15:  Stanford.lecture.09;② Boettner、Wolter - 1962 - Transmission of the Ocular Media


18-11-13 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

‍                       Reading  16:  LIGHT-INDUCED DAMAGE to the RETINA

‍                    2009 - Space-saving advantage of an inverted retina

‍                    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


18-11-20 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

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


18-11-20 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

‍                    Objectives Introduction;③ Webb - Confocal optical microscopy;④ Optical Sectioning and Confocal Microscopy

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

‍                    Helmchen、Denk - 2005 - Deep tissue two-photon microscopy;⑦ Two Photon Microscopy;⑧ OCT

‍                    Super-Resolution Microscopy;⑩ A guide to super-resolution fluorescence microscopy

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

‍                    Hell - 2007 - Far-Field Optical Nanoscopy

‍                    Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy

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

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


18-11-20 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

‍                    Zernike function for aberration anaylsis


18-11-20 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

‍                    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

‍                    基于光强传输方程的非干涉相位恢复

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