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。 u^2)oL  
D,R"P }G  
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目录 7 ) Q>R  
中译本序 d\eTyN'rA  
原书前言 M N-j$-y}  
第1章引言1 l!S}gbM  
1.1光学成像理论的*新进展1 \%],pZsA~  
1.2本书内容概述2 =:neGqd\_E  
参考文献4 %=w@c  
第2章衍射理论5 "~V|p3  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 <!qN<#$y  
2.1.1衍射的描述5 IOL5p*:gz  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 J}zN]|bz  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 ~F)[H'$A  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 +K2p2Dw(k  
2.2.1格林函数8 KOv?p@d  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 <GdQ""X  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 le7!:4/8  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 6h5DvSO  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 ve3-GWT{C  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 5~ip N/)E  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 BYuoeN!  
2.3.3徳拜近似14 2)-V\:;js  
2.4傍轴近似14 +HAd=DU  
2.4.1菲涅耳近似15 rlRRGJ\l  
2.4.2夫琅禾费近似16 g$?kL  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 7Be\^%  
2.5.1圆孔衍射17 A#;TY:D2  
2.5.2圆屏衍射19 aG*Mj;J  
2.5.3锯齿孔径衍射21 ta  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 7my7|s[  
参考文献26 :Vnus @#r  
第3章点扩散函数28 P#j>
hS  
3.1透镜的透过率28 ?xTdL738  
3.2透镜的衍射30 9coN >y  
3.2.1圆透镜32 $ca>bX]  
3.2.2环形透镜36 jhx
@6[  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 qA;!P
ql`  
3.3相干像的形成38 ! <O,xI'  
3.3.1透镜成像规律40 |V dr/'  
3.3.2散焦效应42 (~U1X
4  
3.3.3阿贝成像理论44 Y^(Nz
N  
3.4空间不变特性47 nqv#?>Z^OT  
3.5非相干成像51 B[IqLD'6  
参考文献52 be+]kp  
第4章传递函数分析53 Y I?4e7Z+  
4.1传递函数介绍53 SbYsa  
4.2相干传递函数57 -
]Mbe2;  
4.3光学传递函数60  K0 6 E:  
4.3.1圆透镜61 +Rq7m]  
4.3.2环形透镜64 @ak3ZNor  
4.4三维传递函数的投影与截面65 #J w\pOn  
4.4.1厚平面物体65 ,b${3*PPQ  
4.4.2薄物体66 r1]DkX <6  
4.4.3线物体67 b&g`AnYT  
4.4.4点物体68 @C"w 1}  
4.5聚焦和轴上传递函数69 fa#5pys  
4.5.1聚焦传递函数69 wK*b2r}0/  
4.5.2轴上传递函数71 ;n2b$MB?nM  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 z$]HZ#aRE  
4.7空间滤波原理及应用74 }'c@E0"  
4.7.1正弦光栅图像76 \
!J9|  
4.7.2相衬图像77 \0bZ1"  
4.7.3光学数据处理78 iosL&*'8  
4.7.4其他的空间滤波器80 sqjv3=
}  
参考文献81 2E/yZ ~2s  
第5章超短脉冲光束成像83 _usi~m  
5.1超短脉冲光束的产生83 G ]JWd  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 |)pgUI2O[  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 K[Ao_v2g  
5.3.1圆孔87 jHx)q|2\  
5.3.2圆屏91 1 GB  
5.3.3锯齿孔92 \CKf/:"  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 $?Yw{%W  
5.5薄透镜的点扩散函数95 Q"D%
xY  
5.5.1色差效应96 KOP*\\1 J  
5.5.2降低色度的方法98 >XomjU[srQ  
5.5.3单点的时间相关图像100 3`
^NaQ  
5.6薄透镜的传递函数102 K4|{[YpPB  
5.6.1相干传递函数102 j87IxB?o  
5.6.2光学传递函数105 n%%u0a%  
参考文献108 vkg."G:=  
第6章高数值孔径物镜成像109 maINp"#  
6.1高数值孔径物镜的影响109 6~y7A<[^  
6.2德拜理论111 9xZ?}S:d  
6.2.1德拜近似111 C+<z;9`  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 rxM)SC;P  
6.2.3傍轴近似114 o<f|jGY0  
6.3切趾函数115 lk. ;  
6.3.1正弦条件116 2Hj;o  
6.3.2赫歇尔条件118 o ImW  
6.3.3均匀投影条件119 > qDHb'  
6.3.4亥姆霍兹条件119 N \Wd0b  
6.4传递函数120 j[q$;uSD  
6.4.1相干传递函数120 !tr /$  
6.4.2光学传递函数122 )9mUE*[  
6.5矢量德拜理论124 i
T}L9\  
6.5.1矢量德拜积分124 O,A}p:Pgs  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 }y P98N5o  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 sXmo.{Ayb  
6.6.1单电介质界面129 'h~I#S4!  
6.6.2多介质界面132 /*2sg>e'QF  
参考文献134 3V2w1CERE  
第7章有像差成像135 u,Rhm-`  
7.1有像差的衍射积分135 e)x;3r"j  
7.1.1存在像差的德拜积分135 ;rJ  
7.1.2斯特列尔强度137 D
|BP]j}6  
7.2像差函数的展开138 9'S~zG%{  
7.2.1位移定理138 },'Ij; %%Q  
7.2.2泽尼克圆多项式138 i@|.1dWh  
7.3初级像差139 A_\ZY0Xt  
7.3.1初级像差的定义139 xB&6f")  
7.3.2初级像差的表示140 -ipfGb  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 ;N/=)
m  
7.4初级像差的容限条件146 B
>TI dQ  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 eODprFkt}
 
7.4.2马雷查尔判据146 fqgm`4>  
7.5折射率不匹配引起的像差147 oL69w1  
7.5.1介质界面引起的球差147 eS{ xma  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 ;n-IpR#|  
7.6物镜管长变化导致的球差151 FII>6c  
参考文献152 /|. |y S9  
附录A傅里叶变换153 mK2M1r  
A.1一维傅里叶变换153 r31H Zx1^  
A.2二维傅里叶变换154 mlmXFEC  
A.3三维傅里叶变换154 !Ho=(6V  
A.4傅里叶变换定理156 4{1.[##]o  
附录B汉克尔变换158 x# &ZGFr~  
附录CDelta函数160 al3[Ph5G  
索引162 +^6v%z  
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