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。 eO(U):C2  
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目录 s;=C&N5g  
中译本序 D6l.x]K  
原书前言 iP;"-Mj  
第1章引言1 F?05+  
1.1光学成像理论的*新进展1 Kop(+]Q&n  
1.2本书内容概述2 %''L7o.#a  
参考文献4 -`eB4j'7  
第2章衍射理论5 >C!^%e;m  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 Hk@Gkx_  
2.1.1衍射的描述5 {V[}#Mf  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 tq3Rc}  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 *8m['$oyV  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 'P" i9j  
2.2.1格林函数8 P\<:.8@$S  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 ^3S&LC 1;|  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 QIevps*  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 .|5$yGEF_+  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 ed}#S~4q  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 *B}O  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 .RJMtmp  
2.3.3徳拜近似14 6]d]0TW_  
2.4傍轴近似14 m&gB;g3:  
2.4.1菲涅耳近似15 Uc'}y!R  
2.4.2夫琅禾费近似16 0V21_".S  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 7`&ISRU4  
2.5.1圆孔衍射17 {7@*cBqN  
2.5.2圆屏衍射19 B(94;,(  
2.5.3锯齿孔径衍射21 ^.\O)K {h  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 d[J_iD{ &  
参考文献26 MuQ)F-GSUu  
第3章点扩散函数28 PnaiSt9p?r  
3.1透镜的透过率28 5B4/2q=  
3.2透镜的衍射30 G$MEVfd"
 
3.2.1圆透镜32 F]UH\1  
3.2.2环形透镜36 Q=fl!>P  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 dzPewOre*  
3.3相干像的形成38 )X[2~E  
3.3.1透镜成像规律40 _/noWwVu  
3.3.2散焦效应42 -X~|jF  
3.3.3阿贝成像理论44 _`&l46  
3.4空间不变特性47 ,NS*`F[O  
3.5非相干成像51 rf:H$\yw  
参考文献52 ~"#HHaBO#  
第4章传递函数分析53 kVs YB  
4.1传递函数介绍53 4fC:8\A  
4.2相干传递函数57 |?2fq&2  
4.3光学传递函数60 BR@m*JGajz  
4.3.1圆透镜61 ceJi|`F  
4.3.2环形透镜64 usD@4!PoA  
4.4三维传递函数的投影与截面65 -dB
WpT  
4.4.1厚平面物体65 SnQT1U%  
4.4.2薄物体66 Wu/#}Bw#  
4.4.3线物体67 !p/?IW+  
4.4.4点物体68 E KV[cq  
4.5聚焦和轴上传递函数69 9%iQ~   
4.5.1聚焦传递函数69 !Vw
1w1  
4.5.2轴上传递函数71 QR'#]k;>%  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 ;VAyH('~  
4.7空间滤波原理及应用74 SnmUh~`L~  
4.7.1正弦光栅图像76 o25rKC=o  
4.7.2相衬图像77 !h7.xl OpN  
4.7.3光学数据处理78 Gw$5<%sB  
4.7.4其他的空间滤波器80 cS9jGD92  
参考文献81 X]D,kKasG  
第5章超短脉冲光束成像83 R8Vf6]s_  
5.1超短脉冲光束的产生83 pcwYgq#5  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 %8tE*3iUF  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 > ]^'h  
5.3.1圆孔87 0zB[seyE  
5.3.2圆屏91 O.(2  
5.3.3锯齿孔92 tj[E!  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 r.\L@Y<  
5.5薄透镜的点扩散函数95 jTcv&`fAz  
5.5.1色差效应96
ngl +`|u  
5.5.2降低色度的方法98 OpEH4X.Z  
5.5.3单点的时间相关图像100 V>`ANZ4  
5.6薄透镜的传递函数102 V+O,y9  
5.6.1相干传递函数102 yQN{)rv  
5.6.2光学传递函数105 UE.kR+1  
参考文献108 Z%qtAPd  
第6章高数值孔径物镜成像109
mnsl$H_4S  
6.1高数值孔径物镜的影响109 nJ2x;';lA  
6.2德拜理论111 bTaKB-  
6.2.1德拜近似111 $0E+8xE  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 QH9t |l  
6.2.3傍轴近似114 _b~{/[s  
6.3切趾函数115 #Or;"}P>fB  
6.3.1正弦条件116 )_=2lu3%{  
6.3.2赫歇尔条件118 nOGTeKjEJ  
6.3.3均匀投影条件119 Ptv'.<-  
6.3.4亥姆霍兹条件119 '%QCNO/  
6.4传递函数120 <Kv$3y  
6.4.1相干传递函数120
!B}9gT  
6.4.2光学传递函数122 {}$7Bp  
6.5矢量德拜理论124 6`e7|ilh6  
6.5.1矢量德拜积分124 *
7jz(iX  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 5FoZ$I  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 F+V!p4G  
6.6.1单电介质界面129 VWvSt C  
6.6.2多介质界面132 y
ijP  
参考文献134 7~mhWPzMwB  
第7章有像差成像135 n|~y >w4  
7.1有像差的衍射积分135 V}#X'~Ob  
7.1.1存在像差的德拜积分135 (?na|yd  
7.1.2斯特列尔强度137 LKu\Mh|  
7.2像差函数的展开138 TJO$r6&  
7.2.1位移定理138 tX{yR'Qhu  
7.2.2泽尼克圆多项式138 rGyAzL]  
7.3初级像差139 vA1YyaB  
7.3.1初级像差的定义139 ,_Z(!| rW  
7.3.2初级像差的表示140 5QMra5Nk  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 s{Z)<n03  
7.4初级像差的容限条件146 5 8bW  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 (90/,@66l  
7.4.2马雷查尔判据146 ZD
]1C~)  
7.5折射率不匹配引起的像差147 EO&Q  
7.5.1介质界面引起的球差147 I+8n;I)]X  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 50^ux:Uv+N  
7.6物镜管长变化导致的球差151 *j%x  
参考文献152 >X*tMhcb  
附录A傅里叶变换153 >.iF,[.[F<  
A.1一维傅里叶变换153 M6)  G_-  
A.2二维傅里叶变换154 j~Aq-8R=  
A.3三维傅里叶变换154 h+FM?ct6}  
A.4傅里叶变换定理156 f2i:I1 p("  
附录B汉克尔变换158 sS>b}u+v#!  
附录CDelta函数160 A9$x8x*Lt  
索引162 *VZ|Idp  
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