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。 {oZ]1Qf_  
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目录 bC{~/ JP  
中译本序 xSf3Ir(,  
原书前言 {!4%Z9G  
第1章引言1 I[|I\tW  
1.1光学成像理论的*新进展1 mU_O64  
1.2本书内容概述2 :`|,a(  
参考文献4 aG ,uF  
第2章衍射理论5 ])JJ`Z8Bk  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 p[$I{F*a  
2.1.1衍射的描述5 I F@M  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 M1i|qjb:l  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 cZ(XY}  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 r5"/EMieh  
2.2.1格林函数8 g$tW9 Q  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 ^Ve^}|qPc  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 ;CrA  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 'K!kJ9oqe  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 8?$2;uGL  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 Gg+>_b{S5T  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 GB=q}@&8p  
2.3.3徳拜近似14 7MfT~v  
2.4傍轴近似14 )eFK@goGeb  
2.4.1菲涅耳近似15 s6$3[9Vh&9  
2.4.2夫琅禾费近似16 `#]\Wnp~y  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 Dz{e@+>M  
2.5.1圆孔衍射17 TQou.'+v  
2.5.2圆屏衍射19 g DhwJks  
2.5.3锯齿孔径衍射21 9NT;^K^I  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 MXy{]o_H~  
参考文献26 jmFN*VIL  
第3章点扩散函数28 }:%pOL n  
3.1透镜的透过率28 A0XFu}  
3.2透镜的衍射30 a:fHTU=\p  
3.2.1圆透镜32 Rc4EFHL  
3.2.2环形透镜36 %Z7!9+<  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 r)t^qhn  
3.3相干像的形成38 u!i5Q  
3.3.1透镜成像规律40 &0g,Xkr  
3.3.2散焦效应42 /\#5\dHj  
3.3.3阿贝成像理论44 vf2K2\fn  
3.4空间不变特性47 ^Toi_  
3.5非相干成像51 +6=!ve}  
参考文献52 xR:h^S^W ~  
第4章传递函数分析53 #jX>FXo  
4.1传递函数介绍53 fo.m&mKgo  
4.2相干传递函数57 zgqw*)C~  
4.3光学传递函数60 QP#Wfk(C  
4.3.1圆透镜61 j1ZFsTFMWp  
4.3.2环形透镜64 }$-VI\96  
4.4三维传递函数的投影与截面65 {9Y'v  
4.4.1厚平面物体65 ng*%1;P  
4.4.2薄物体66 L,6Y=?  
4.4.3线物体67 :~(im
_r  
4.4.4点物体68 ju#63  
4.5聚焦和轴上传递函数69 4i,SiFKB  
4.5.1聚焦传递函数69 lQ/XJw  
4.5.2轴上传递函数71 ~S3eatM$9  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 *3$,f>W^  
4.7空间滤波原理及应用74 qx)k1QY  
4.7.1正弦光栅图像76 :j~5(K"  
4.7.2相衬图像77 akQH+j  
4.7.3光学数据处理78 hptuTBD  
4.7.4其他的空间滤波器80 q3F5\6aN  
参考文献81 f[b YjIX  
第5章超短脉冲光束成像83 Y9;Mey*oW  
5.1超短脉冲光束的产生83 !qlGt)G3  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 blcKtrYg  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 Ct)MvZ  
5.3.1圆孔87 N^+ww]f?  
5.3.2圆屏91 E0Q"qEvU  
5.3.3锯齿孔92 iI*7WO[W  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 iIE(zw)H  
5.5薄透镜的点扩散函数95 d 4]%Wdvf  
5.5.1色差效应96 -`OR6jd  
5.5.2降低色度的方法98 [.X%:H+  
5.5.3单点的时间相关图像100 ^d80\PXz  
5.6薄透镜的传递函数102 M N#C2 qz  
5.6.1相干传递函数102 (x qA.(F  
5.6.2光学传递函数105 SbZt\a 8  
参考文献108 7X(]r1-+\  
第6章高数值孔径物镜成像109 *Xoscc  
6.1高数值孔径物镜的影响109 xV#a(>-4  
6.2德拜理论111 n*Vd<m;w  
6.2.1德拜近似111 N;'HR)  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 #OWs3$9  
6.2.3傍轴近似114 @@83PJFid  
6.3切趾函数115 vo(NB !x$  
6.3.1正弦条件116 8/"|VE DOr  
6.3.2赫歇尔条件118 wy{>gvqK  
6.3.3均匀投影条件119  7E`(8i  
6.3.4亥姆霍兹条件119 R*Z]  
6.4传递函数120 jJ!-hg4?]  
6.4.1相干传递函数120 xGfDz*t  
6.4.2光学传递函数122 4|N\Q=,  
6.5矢量德拜理论124 ]M;6o@hq  
6.5.1矢量德拜积分124 1~DD9z  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 VONAw3k7!  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 *Ca)RgM  
6.6.1单电介质界面129 tvT8UW'  
6.6.2多介质界面132 mSzpRa  
参考文献134 _i
[)$EgFm  
第7章有像差成像135 QaWHz   
7.1有像差的衍射积分135 F,M"/hnPT  
7.1.1存在像差的德拜积分135 *3O>J"  
7.1.2斯特列尔强度137 ,|X+/|gm  
7.2像差函数的展开138 :KSor}t  
7.2.1位移定理138 u\R`IZ&O  
7.2.2泽尼克圆多项式138 GrR0RwnH)?  
7.3初级像差139 l(,;w
AH  
7.3.1初级像差的定义139 pP* ~ =?  
7.3.2初级像差的表示140 P%sO(_PuT  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 Hpi%9SAM  
7.4初级像差的容限条件146 VS|("**  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 !UoU
#YU  
7.4.2马雷查尔判据146 vM
7vf6  
7.5折射率不匹配引起的像差147 ggI=I<7M  
7.5.1介质界面引起的球差147 RP,:[}mPl  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 5!F\h'E  
7.6物镜管长变化导致的球差151 iv:/g|MBI&  
参考文献152 z5`8G =A  
附录A傅里叶变换153 x8?x/xE  
A.1一维傅里叶变换153 ge):<k_  
A.2二维傅里叶变换154 ,.jHV  
A.3三维傅里叶变换154 {HHh.K  
A.4傅里叶变换定理156 -,Q$  
附录B汉克尔变换158 ?96-" l  
附录CDelta函数160 qC1U&b#MVx  
索引162 dHG Io  
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