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。 YnMph0\Y^  
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目录 N8vWwN[3  
中译本序 V- vVb  
原书前言 EbW7Av  
第1章引言1 (&B
& V  
1.1光学成像理论的*新进展1 x|Ei_hI-  
1.2本书内容概述2 J^W.TM&q$,  
参考文献4 E*ic9Za8`h  
第2章衍射理论5 IKU-  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 ?e@Ff"Y@e  
2.1.1衍射的描述5 RsY<j& f  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6
-8o8lz  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 qV}zV\Nz  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 0Icyi#N  
2.2.1格林函数8 +
]__zm/^  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 N7E[wOP  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 0#q_LB  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 saV3<zgx  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 "L,FUo^&  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 ?;*mSQA`J  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 V`%m~#Me  
2.3.3徳拜近似14 IlE! zRA  
2.4傍轴近似14 X23TS`  
2.4.1菲涅耳近似15 [$V_qFv{  
2.4.2夫琅禾费近似16 lfGiw^  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 Pc$<Cv|vz  
2.5.1圆孔衍射17 )jH"6my_  
2.5.2圆屏衍射19 T&!>lqU!J  
2.5.3锯齿孔径衍射21 Og,,s{
\  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 3QF!fll^  
参考文献26 /,;9hx  
第3章点扩散函数28 8kqxr&,[  
3.1透镜的透过率28 W=|B3}C?  
3.2透镜的衍射30 9]S}m[8k  
3.2.1圆透镜32 p<![JeV  
3.2.2环形透镜36 f2d"b+H#  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 ?W#! S  
3.3相干像的形成38 W9u(  
3.3.1透镜成像规律40 G?[#<W@+  
3.3.2散焦效应42 r%o!P`  
3.3.3阿贝成像理论44 ucMl>G'!gX  
3.4空间不变特性47 :Z/ig%  
3.5非相干成像51 >#V8l@IH  
参考文献52
O4
}cv  
第4章传递函数分析53 pZWp2hj{X  
4.1传递函数介绍53 mMa7Eyaf  
4.2相干传递函数57 |D^[]*cEH  
4.3光学传递函数60 l,d8%\  
4.3.1圆透镜61 {~=[d`t  
4.3.2环形透镜64 bhg"<I  
4.4三维传递函数的投影与截面65 *EDzj&  
4.4.1厚平面物体65 $i3/||T,9  
4.4.2薄物体66 F 6SIhf.;  
4.4.3线物体67 5[;^Em)C  
4.4.4点物体68 5:AAqMa  
4.5聚焦和轴上传递函数69 ,@2O_O`:  
4.5.1聚焦传递函数69 TX 12$p\  
4.5.2轴上传递函数71 ebQYk$@  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 [OMKk#vW  
4.7空间滤波原理及应用74 bbnAF*7s8  
4.7.1正弦光栅图像76 3<Cd>o.  
4.7.2相衬图像77 rb9x||  
4.7.3光学数据处理78 ^^)Pv#[3  
4.7.4其他的空间滤波器80 [y'jz~9c  
参考文献81 :yO)g]KF  
第5章超短脉冲光束成像83 Ot(EDa9}IJ  
5.1超短脉冲光束的产生83  EI+.Q  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 eyy&JjVs  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 rYc?y  
5.3.1圆孔87 D3MuP p-v  
5.3.2圆屏91 dmf~w_(7  
5.3.3锯齿孔92 %(
n4`@  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 8;+t.{  
5.5薄透镜的点扩散函数95 r$*k-c9Bf  
5.5.1色差效应96 ydBoZ3}  
5.5.2降低色度的方法98 xOZ?zN
 
5.5.3单点的时间相关图像100 RJ@d_~%U  
5.6薄透镜的传递函数102 4(o0I~hpB?  
5.6.1相干传递函数102 {KODwP'~  
5.6.2光学传递函数105 II),m8G  
参考文献108 ?2Bp^3ytJ  
第6章高数值孔径物镜成像109 `qX'9e3VP+  
6.1高数值孔径物镜的影响109 ^2Op?J  
6.2德拜理论111 LkJ3 :3O  
6.2.1德拜近似111 !a?o9<V  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 As78yfK  
6.2.3傍轴近似114 0*h\/!e  
6.3切趾函数115 2,dGRf  
6.3.1正弦条件116 -O-_F6p'D  
6.3.2赫歇尔条件118 {T=I~#LjMI  
6.3.3均匀投影条件119 lHZf'P_Wx  
6.3.4亥姆霍兹条件119
 V18w  
6.4传递函数120 tt#M4n@  
6.4.1相干传递函数120 T w/CJg  
6.4.2光学传递函数122 ()XL}~I{!A  
6.5矢量德拜理论124 UPLr[>Q#  
6.5.1矢量德拜积分124 &W}ooGg  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126
r?V\X7` +  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 6\'v_A O  
6.6.1单电介质界面129 Hn:%(Rg=aW  
6.6.2多介质界面132 8`'_ckIgr  
参考文献134 2Xgn[oI{  
第7章有像差成像135 `N2zeFG  
7.1有像差的衍射积分135 .rax`@
\8  
7.1.1存在像差的德拜积分135
FWPkvL  
7.1.2斯特列尔强度137 IOt!A  
7.2像差函数的展开138 ]Kil/Y  
7.2.1位移定理138 82>zu}  
7.2.2泽尼克圆多项式138 dH?;!sJ  
7.3初级像差139 -`#LrO;n  
7.3.1初级像差的定义139 M="%NxuS  
7.3.2初级像差的表示140 %
-H  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 _?`3zm4  
7.4初级像差的容限条件146 DKYrh-MN  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 Hd6Qy {,*-  
7.4.2马雷查尔判据146 4z?6[Cg<  
7.5折射率不匹配引起的像差147 5U%uS^%DP  
7.5.1介质界面引起的球差147 0=7C-A1(D  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 ;nSaZ$`5  
7.6物镜管长变化导致的球差151 &!Y^DR/  
参考文献152 d\xh>o  
附录A傅里叶变换153 hDzKB))<w  
A.1一维傅里叶变换153 JFl@{6
c  
A.2二维傅里叶变换154 W<k) '|  
A.3三维傅里叶变换154 8`9!ocrM  
A.4傅里叶变换定理156 xlS t  
附录B汉克尔变换158 aFd ,   
附录CDelta函数160 @(&ki~+   
索引162 ]-["sw  
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