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。 S6.N)7y  
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目录 \ 2Jr(?U  
中译本序 lX)RG*FlTC  
原书前言 "IOu$?  
第1章引言1 %-zAV*>  
1.1光学成像理论的*新进展1 owYSR?aG  
1.2本书内容概述2 E8-8E2i,  
参考文献4 0ba
q696<F  
第2章衍射理论5 Vrz6<c-'B  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 C:$12{I?*  
2.1.1衍射的描述5 \O]1QM94Y  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 Sa V]6/|  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 &"V%
n  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 Jm%hb,  
2.2.1格林函数8 yIS.'mK  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 l:!4^>SC  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 $,vZX u|Qw  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 8[\(*E}d!X  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 a'/yN{?p  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 #}^kMD >  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 V^qZ~US  
2.3.3徳拜近似14 B3 mD0  
2.4傍轴近似14 x6,kG  
2.4.1菲涅耳近似15 X@,xwsM%tb  
2.4.2夫琅禾费近似16 _IAvFJI  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 yFt'<{z[nL  
2.5.1圆孔衍射17 ulnG|3A9  
2.5.2圆屏衍射19 +C~,q{u  
2.5.3锯齿孔径衍射21 }2sc|K^  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 l}>gG[q!  
参考文献26 x\ :x`k@  
第3章点扩散函数28 i!/V wGg  
3.1透镜的透过率28 LK8K=AA3P  
3.2透镜的衍射30 %@<
}z|.4  
3.2.1圆透镜32 5S PGv}if  
3.2.2环形透镜36 =2VM(GtK>  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 'bP-pgc  
3.3相干像的形成38 YW@Ad  
3.3.1透镜成像规律40 RRaGc )B  
3.3.2散焦效应42 <De29'},y  
3.3.3阿贝成像理论44 A[lkGQtS4  
3.4空间不变特性47 dQ*3s>B[  
3.5非相干成像51 [YT"UVI  
参考文献52 LC5NB{b\%>  
第4章传递函数分析53 DUg  
4.1传递函数介绍53 @DT${,.49  
4.2相干传递函数57 w < p  
4.3光学传递函数60 YQ>M&lnQ<  
4.3.1圆透镜61 Aa*UV6(v  
4.3.2环形透镜64 GXC:~$N  
4.4三维传递函数的投影与截面65 Q!Rknj 2  
4.4.1厚平面物体65 kV7c\|N9  
4.4.2薄物体66  R1'bB"$  
4.4.3线物体67 [`P+{ R  
4.4.4点物体68 c ?mCt0Cg  
4.5聚焦和轴上传递函数69 brN:Ypf-e  
4.5.1聚焦传递函数69 &?(
r#T  
4.5.2轴上传递函数71 A{Giz&p  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 /?l@7  
4.7空间滤波原理及应用74 be`\O  
4.7.1正弦光栅图像76 <`EZ^S L;  
4.7.2相衬图像77 }E$^!q{  
4.7.3光学数据处理78 ![os5H.b#q  
4.7.4其他的空间滤波器80 u"-q"0
 
参考文献81 C7&4,],  
第5章超短脉冲光束成像83 sfez0Uqe.~  
5.1超短脉冲光束的产生83 *axOen  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 I%(`2rD8G  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 \H+/D &M  
5.3.1圆孔87 = >)S\Dfi  
5.3.2圆屏91 U/E M(y  
5.3.3锯齿孔92 bH+p5Fd;  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 t&(}`W  
5.5薄透镜的点扩散函数95 EzK,SN#  
5.5.1色差效应96 f.0~HnNg1  
5.5.2降低色度的方法98 D0,U2d  
5.5.3单点的时间相关图像100 ~;W]0d4,\  
5.6薄透镜的传递函数102 n{j14b'  
5.6.1相干传递函数102 '7Dg+a^x7  
5.6.2光学传递函数105 :
(,uaX>{  
参考文献108 )'(7E$d  
第6章高数值孔径物镜成像109 @giipF2$  
6.1高数值孔径物镜的影响109 o Y_(UIa  
6.2德拜理论111 F+R4nFA  
6.2.1德拜近似111 P:&XtpP  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 {:c*-+?  
6.2.3傍轴近似114 $x]'6  
6.3切趾函数115 [*w^|b?  
6.3.1正弦条件116 b|t` )BF  
6.3.2赫歇尔条件118 9RwD_`D(MN  
6.3.3均匀投影条件119 XRVE8v+  
6.3.4亥姆霍兹条件119 HjKj.f
V  
6.4传递函数120 A:F*Y%ZW  
6.4.1相干传递函数120 jdV E/5  
6.4.2光学传递函数122 ^2OBc  
6.5矢量德拜理论124 m\|I.BUG  
6.5.1矢量德拜积分124 vMK
mHq  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 ]+Yd#<j(u  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 &Cp)\`
[y  
6.6.1单电介质界面129 'E+Ty(ED5  
6.6.2多介质界面132 HMJx[ yD  
参考文献134 l'T3RC,\  
第7章有像差成像135 Fy8KZWim  
7.1有像差的衍射积分135 W}V L3s  
7.1.1存在像差的德拜积分135 s2)a8<  
7.1.2斯特列尔强度137 =ZjF5,@  
7.2像差函数的展开138 @U'I_`LL  
7.2.1位移定理138 .)|r!X  
7.2.2泽尼克圆多项式138 fdGls`H  
7.3初级像差139 si,fs%D&  
7.3.1初级像差的定义139 %M^X>S\%  
7.3.2初级像差的表示140 Y!* \=h6h  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 -m)N~>{qS  
7.4初级像差的容限条件146 .%;UP7g  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 6j@3C`Yd  
7.4.2马雷查尔判据146 PpX=~Of~  
7.5折射率不匹配引起的像差147 L,V\g^4$K  
7.5.1介质界面引起的球差147 |H 0+.f;  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 ST1PSuC~  
7.6物镜管长变化导致的球差151 '0D2e  
参考文献152 j@$p(P$  
附录A傅里叶变换153  bz'V
50  
A.1一维傅里叶变换153 L}lOA,EF  
A.2二维傅里叶变换154 V|xKvH  
A.3三维傅里叶变换154 UbKdB  
A.4傅里叶变换定理156 / 2>\Z(  
附录B汉克尔变换158 1?sR1du,  
附录CDelta函数160 AGkk|`  
索引162 o,(MB[|hQ  
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