高等光学成像理论

光学显微术及相关技术由于激光技术的引进获得快速发展，促使了光学成像理论在空间域与频域的三维显微成像理论、超短脉冲成像理论、高数值孔径物镜像差理论等方面的进步。本书涉及描述棱镜光学成像系统的理论与原理，包括衍射理论、点扩散函数、传递函数分析、超短脉冲光束成像、高数值孔径物镜成像、有像差成像等，并对现代光学显微术中所需的新理论进行介绍。 *w`_(Xf  
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目录 |*%i]@V=  
中译本序 d^+0=_[PmK  
原书前言 0$BX8?Z  
第1章引言1 P\ia ?9  
1.1光学成像理论的*新进展1 <;lwvO  
1.2本书内容概述2 3%(,f,  
参考文献4 eqSCE6r9x  
第2章衍射理论5 @:Emmzucv|  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 vI20G89E  
2.1.1衍射的描述5 r7jh)Q;BbR  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 {`ByZB  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 =eyPo(B  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 M3VTzwuf^S  
2.2.1格林函数8 <%N*IE"q  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 @gnLY  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 \gFV6 H?`  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 2(2UAB"u  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 _-|+k  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 x8o/m$[,=u  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 L_Xbca=  
2.3.3徳拜近似14 -)Hc^'.  
2.4傍轴近似14 ZV;~IaBL  
2.4.1菲涅耳近似15 `4-N@h  
2.4.2夫琅禾费近似16 m(w9s;<  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 i<{:J -U|  
2.5.1圆孔衍射17 ~5o2jTNy`p  
2.5.2圆屏衍射19 6F_:,b^  
2.5.3锯齿孔径衍射21 AfpC >>=@  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 'Ll'8 ps  
参考文献26 Ce/D[%  
第3章点扩散函数28 |pZ:5ta#  
3.1透镜的透过率28 .sSbU^U  
3.2透镜的衍射30 ?=,7'@e  
3.2.1圆透镜32 ~NTKWRaR  
3.2.2环形透镜36 Z#
%s/TL  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 /5X_gjOL,  
3.3相干像的形成38 ~t<uX "K  
3.3.1透镜成像规律40 vty:@?3\  
3.3.2散焦效应42 7l4}b^>/`  
3.3.3阿贝成像理论44 &ZL4/e  
3.4空间不变特性47 ~U4Cf >  
3.5非相干成像51 ?_d3
|]N  
参考文献52 zeD=-3  
第4章传递函数分析53 Ln8r~[tVE<  
4.1传递函数介绍53 f\?1oMO\  
4.2相干传递函数57 Z>[n~{-,p  
4.3光学传递函数60 P2F8[o!<  
4.3.1圆透镜61 QJSi|&Rx&?  
4.3.2环形透镜64 [QIQpBL  
4.4三维传递函数的投影与截面65 0jt@|
3  
4.4.1厚平面物体65 32Wa{LG;2  
4.4.2薄物体66 ?CldcxM#  
4.4.3线物体67 n}C0gt-  
4.4.4点物体68 !ScEA=  
4.5聚焦和轴上传递函数69 VAp 1{  
4.5.1聚焦传递函数69 uR.`8s|  
4.5.2轴上传递函数71 K j~!E H"  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 t$b5,"G1  
4.7空间滤波原理及应用74 N|%X/UjZ2.  
4.7.1正弦光栅图像76 fg/hUUl  
4.7.2相衬图像77 p!EG:B4  
4.7.3光学数据处理78 '
;m;K (g  
4.7.4其他的空间滤波器80 m95] z18T'  
参考文献81 r::0\{{r"p  
第5章超短脉冲光束成像83 b#*"eZj
 
5.1超短脉冲光束的产生83 ( j:eky  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 eH~T PH  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 $h[Q}uW  
5.3.1圆孔87 2J (nJT"  
5.3.2圆屏91 c9djBUAk&  
5.3.3锯齿孔92 mnx`e>0  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 ]MC5 uKn  
5.5薄透镜的点扩散函数95 So= BcX-  
5.5.1色差效应96 fOdX2{7m  
5.5.2降低色度的方法98 5lyHg{iqD  
5.5.3单点的时间相关图像100 wRZS+^hx  
5.6薄透镜的传递函数102 /]of@  
5.6.1相干传递函数102 u $B24Cy.  
5.6.2光学传递函数105 xEv?2n@A  
参考文献108 a`zHx3Yg  
第6章高数值孔径物镜成像109 eIOMW9Ivt  
6.1高数值孔径物镜的影响109 $W9dUR0  
6.2德拜理论111 C}ASVywc,1  
6.2.1德拜近似111 4y!GFhMh  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 
^>^h|$  
6.2.3傍轴近似114 8Un0<+b  
6.3切趾函数115 6!8uZ>u%Vg  
6.3.1正弦条件116 1kD1$5  
6.3.2赫歇尔条件118 )P,pW?h$  
6.3.3均匀投影条件119 (h
h^?  
6.3.4亥姆霍兹条件119 7`e<H8g  
6.4传递函数120 t>x!CNb'C  
6.4.1相干传递函数120 IJC]Al,df  
6.4.2光学传递函数122 8"A0@fNz  
6.5矢量德拜理论124 DR]4Tcz#  
6.5.1矢量德拜积分124 aimf,(+  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 "'XYW\bI  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 D={$l'y9p  
6.6.1单电介质界面129 [ua[A;K  
6.6.2多介质界面132 7%G&=8tq  
参考文献134 b`ksTO`}x  
第7章有像差成像135 m_FTg)_=  
7.1有像差的衍射积分135 c~}FYO$  
7.1.1存在像差的德拜积分135 y|NY,{:]  
7.1.2斯特列尔强度137
",' Zr<T  
7.2像差函数的展开138 ]:m4~0^#-(  
7.2.1位移定理138 DiZ;FHnaG?  
7.2.2泽尼克圆多项式138 Z-yoJZi  
7.3初级像差139 c`N_MP  
7.3.1初级像差的定义139 gZ-:4G|J  
7.3.2初级像差的表示140 na 0Zb  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 [z6P]eC7  
7.4初级像差的容限条件146 K92M9=>  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 ~f( #S*Ic  
7.4.2马雷查尔判据146 ~M1T @Mv  
7.5折射率不匹配引起的像差147 %d<UMbS^  
7.5.1介质界面引起的球差147 cVYu(ssC4  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 ad9u;uS  
7.6物镜管长变化导致的球差151 :XTxrYt28  
参考文献152 \Ym!5,^o  
附录A傅里叶变换153 r{_1M>F D!  
A.1一维傅里叶变换153 -y[y.#o  
A.2二维傅里叶变换154 c(Fo-4K  
A.3三维傅里叶变换154 ]\]mwvLT  
A.4傅里叶变换定理156 %eGD1.R  
附录B汉克尔变换158 lQ"t#b+  
附录CDelta函数160 QUg<~q)Oq  
索引162 Bo1 t}#7  
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