儀器 薛鳴球院士：儀器光學(xué)
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薛鳴球（1930-2013），江蘇宜興人，儀器光學(xué)專家，中國(guó)工程院院士. 他先后任職于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所、西安光機(jī)所（所長(zhǎng)）、蘇州大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)研究所（所長(zhǎng)、創(chuàng)辦者）. 由他主持或參與的項(xiàng)目有很多是我國(guó)的“第一”：我國(guó)第一臺(tái)高精度經(jīng)緯儀、我國(guó)第一臺(tái)高倍率望遠(yuǎn)鏡、我國(guó)第一臺(tái)大型靶場(chǎng)測(cè)試設(shè)備、我國(guó)第一臺(tái)偵查衛(wèi)星相機(jī)，等等. 他還參與我國(guó)第一代遙感衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，參與了我國(guó)載人航天工程的相機(jī)研制工作，都取得了有開(kāi)創(chuàng)性的成果. 2003年，薛鳴球獲得國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、獲頒“中國(guó)首次載人航天飛行任務(wù)紀(jì)念證書(shū)”.
光學(xué)儀器在人們認(rèn)識(shí)世界與改造世界的過(guò)程中發(fā)揮著重大的作用. 近代的光學(xué)儀器與電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，正越來(lái)越大地發(fā)揮其威力. 隨著光電光度和放大顯示技術(shù)、圖像量化技術(shù)不斷地被應(yīng)用到光學(xué)儀器中來(lái)，綜合技術(shù)性強(qiáng)的新光學(xué)裝備不斷出現(xiàn).
以前光學(xué)儀器的總體設(shè)計(jì)的部分工作是靠計(jì)算分析，但也有不少工作是憑經(jīng)驗(yàn)的. 再早一些時(shí)候，光學(xué)儀器中的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成的 . 現(xiàn)代的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作則由于快速電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，已逐步地由“藝術(shù)”變成“科學(xué)”. 設(shè)計(jì)的質(zhì)量、評(píng)價(jià)的方法越來(lái)越精密，越來(lái)越符合實(shí)際的要求 . 相信光學(xué)儀器的總體設(shè)計(jì)工作也會(huì)逐步走向科學(xué)化 . 我們這本書(shū)取名為《儀器光學(xué)》，是希望在這方面做一些工作，把一些問(wèn)題進(jìn)行歸納和分析，提出一些總的看法，從更綜合的方面來(lái)考慮儀器的光學(xué)問(wèn)題. 儀器光學(xué)區(qū)別于光學(xué)儀器，光學(xué)儀器是討論它的總體問(wèn)題及各種主要的機(jī)構(gòu)，而儀器光學(xué)則著重討論儀器中的光學(xué)總體問(wèn)題. 儀器光學(xué)與物理光學(xué)、幾何光學(xué)有聯(lián)系，但區(qū)別也是很明顯的 . 物理光學(xué)、幾何光學(xué)討論的是各自光學(xué)中的普遍問(wèn)題，而儀器光學(xué)則討論這些知識(shí)在儀器中應(yīng)用時(shí)的有關(guān)問(wèn)題.
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現(xiàn)在還不能認(rèn)為光學(xué)儀器總體工作已經(jīng)發(fā)展到了完全成熟的地步，對(duì)它們的討論還是經(jīng)驗(yàn)性、個(gè)別性的較多.把一個(gè)儀器作為整體來(lái)考慮，它們各自的單元技術(shù)參數(shù)與其總的性能指標(biāo)之間的關(guān)系還不能認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到了具有高度科學(xué)性和系統(tǒng)性的程度.光學(xué)總體工作也還是如此.儀器光學(xué)是希望在已有基本光學(xué)知識(shí)及有關(guān)儀器知識(shí)的基礎(chǔ)上，在更概括的高度上來(lái)討論它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，得出一些更一般的結(jié)果，以期對(duì)儀器中的光學(xué)問(wèn)題有更深刻的了解與掌握，對(duì)光學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能更自如，促使光學(xué)儀器向更高水平發(fā)展.
光學(xué)儀器中的各部分是相互聯(lián)系的，它們的共同點(diǎn)是：它們都是傳遞光學(xué)能量和光學(xué)信息量的環(huán)節(jié).儀器的優(yōu)劣在于它能夠傳遞的能量大小、信息量大小以及信號(hào)是否因傳遞而變形.所以光學(xué)儀器的成像過(guò)程可以分成三個(gè)方面來(lái)描述：首先是能量方面，也就是物體、光學(xué)系統(tǒng)和接收器的光度性質(zhì)；其二是它的成像特性方面，也就是它能分辨的光學(xué)信號(hào)在空間和時(shí)間方面的細(xì)致程度；其三是噪聲方面，它決定接收到的信號(hào)的不穩(wěn)定程度或可靠性.這些信息的傳遞最后總是為人們所感知，于是這些能量與信息量的傳遞要求是與人眼的性能密切相關(guān)的.這里還有一個(gè)信息傳遞的速率問(wèn)題，即在每單位時(shí)間內(nèi)能獲得的信息量和能傳遞的信息量，這也是一個(gè)重要的指標(biāo).
根據(jù)上面所述的情況，我們可以考慮用經(jīng)系統(tǒng)傳遞后的光信號(hào)強(qiáng)度、分辨能力、信噪比和信息傳遞速率這四者的乘積作為評(píng)價(jià)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn).當(dāng)然這些評(píng)價(jià)對(duì)具體的光學(xué)儀器應(yīng)有不同的要求，但至少可以進(jìn)行粗略的判斷，以便看到內(nèi)部的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)其中的薄弱環(huán)節(jié).
前述的光學(xué)成像不單指幾何光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的成像問(wèn)題，也可以是物理光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的成像問(wèn)題.近代發(fā)展起來(lái)的全息技術(shù)是這方面的突出例子.實(shí)際上，過(guò)去的菲涅耳波帶板成像、澤尼克相位顯微術(shù)成像都是這方面的例子.
——摘自薛鳴球《儀器光學(xué)》
我的老師薛鳴球院士是我國(guó)光學(xué)設(shè)計(jì)奠基人之一，《儀器光學(xué)》講義匯集了薛老師多年的研究心得 . 20世紀(jì) 70年代他在長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院授課時(shí)編寫了這部講義， 80年代初在中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所 (西安光機(jī)所 )給研究生授課時(shí)進(jìn)行了修改和完善 . 這部講義的思想和內(nèi)容源于實(shí)際工作，深受廣大教師、學(xué)生和科研人員的喜愛(ài)，是眾多科研院所、高等院校研究生用教材 . 為完成老師的夙愿和滿足廣大讀者的期待，議定由蘇州大學(xué)負(fù)責(zé)校對(duì)等工作，以早日付梓出版.
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