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2023-06-19 11:39 |
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。 ; wKsi_``@
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目录 L6n<h 中译本序 EB2 5N~7 原书前言 Fa-F`U@h(m 第1章引言1 (c|Ry[$| 1.1光学成像理论的*新进展1 % h"%G=: 1.2本书内容概述2 +xn59V 参考文献4 ' T%70)CM~ 第2章衍射理论5 eiwPp9[08 2.1惠更斯–菲涅耳原理5 H`EsFKw\% 2.1.1衍射的描述5 Eq6.
s)10 2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 X\HP&;Wd 2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 gSt'<v 2.2基尔霍夫标量衍射理论8 z\r29IRh 2.2.1格林函数8 bC0DzBnM; 2.2.2基尔霍夫衍射积分9 Bl*.N9* 2.2.3基尔霍夫边界条件10 Rb
l4aB+ 2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 xn,I<dL39 2.3瑞利–索末菲衍射理论11 G[ gfD\ 2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 [$FiXH J 2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 /Q\|u:oO, 2.3.3徳拜近似14 aa,^+^J 2.4傍轴近似14 Mv7=ZAm 2.4.1菲涅耳近似15 Q/ ^a( 2.4.2夫琅禾费近似16 dA=T+u 2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 %w#8t#[,6 2.5.1圆孔衍射17 7xoq:oP-}N 2.5.2圆屏衍射19 %hV]vm 2.5.3锯齿孔径衍射21 xay~fD 2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 `z~L0h 参考文献26 N5|wBm>m 第3章点扩散函数28 *D:uFo,xn 3.1透镜的透过率28 Lu9`(+ 3.2透镜的衍射30 @r9[& 3.2.1圆透镜32 53O}`xX!6 3.2.2环形透镜36 B
f"L;L 3.2.3“甜甜圈”形透镜37 =q?s B]n 3.3相干像的形成38 tde&w=ec 3.3.1透镜成像规律40 EJaGz\\ 3.3.2散焦效应42 M:d }
P 3.3.3阿贝成像理论44 #s3R4@{ 3.4空间不变特性47 ~xU\%@I\ 3.5非相干成像51 /\d@A B^5I 参考文献52 w*krPaT3 第4章传递函数分析53 :3.!?mOe2 4.1传递函数介绍53 'NSfGC%7R 4.2相干传递函数57 h}yfL@ 4.3光学传递函数60 +5qY*$dn 4.3.1圆透镜61 ~Zo;LSI 4.3.2环形透镜64 zx`(ojfu 4.4三维传递函数的投影与截面65 JE ''Th} 4.4.1厚平面物体65 rhj_cw 4.4.2薄物体66 `!l Qd}W 4.4.3线物体67 `*w!S8} m; 4.4.4点物体68 f=T&$tZ< 4.5聚焦和轴上传递函数69 0q_?<v_1 4.5.1聚焦传递函数69 {I]>!V0j! 4.5.2轴上传递函数71 0^mCj<g 4.6相干成像和非相干成像的比较72 C1po]Ott* 4.7空间滤波原理及应用74 jWcfQ 4.7.1正弦光栅图像76
p}(pIoyUF 4.7.2相衬图像77 ?eOw8Rom 4.7.3光学数据处理78 @: K={AIa 4.7.4其他的空间滤波器80 {\ ]KYI0 参考文献81 IA^*?,AZy 第5章超短脉冲光束成像83 2g$;ZBHO|8 5.1超短脉冲光束的产生83 ^17i98w 5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 " mB
/" 5.3脉冲光束照射下的衍射87 QW=
X#yrDO 5.3.1圆孔87 mV#U=zqb!S 5.3.2圆屏91 (Ky$(Ubb#6 5.3.3锯齿孔92 >\'gIIs 5.4材料色散对透镜透过率的影响94 A&L2&ofV&q 5.5薄透镜的点扩散函数95 +XpQ9Cd 5.5.1色差效应96 A1F!I4p5 5.5.2降低色度的方法98 - sL4tMP 5.5.3单点的时间相关图像100 (Z?g^kjq) 5.6薄透镜的传递函数102 m\@ q2l- 5.6.1相干传递函数102 LZz]4Mf 5.6.2光学传递函数105 uy8mhB+] 参考文献108 `P?!2\/ 第6章高数值孔径物镜成像109 2c%b 6.1高数值孔径物镜的影响109 V~]&1 6.2德拜理论111 D),hSqJ" 6.2.1德拜近似111 gIY]hC. 6.2.2圆透镜的德拜积分112 w 3$9 6.2.3傍轴近似114
A}G>JL 6.3切趾函数115 a}V<CBi 6.3.1正弦条件116 !a^'Jbb 6.3.2赫歇尔条件118 'DTq<`~? 6.3.3均匀投影条件119 yt#~n_ 6.3.4亥姆霍兹条件119 "HtaJVp// 6.4传递函数120 {C5-M! D{< 6.4.1相干传递函数120 g96]>]A<{ 6.4.2光学传递函数122 rFhi:uRV 6.5矢量德拜理论124 <~n%=^knE 6.5.1矢量德拜积分124 /dwj:g0y 6.5.2焦面矢量点扩散函数126 j
W/*-: 6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 yQE9S+%M 6.6.1单电介质界面129 (x140_TH~ 6.6.2多介质界面132 %6E:SI4 参考文献134 Mu/hTTiNx 第7章有像差成像135 Huf;A1. 7.1有像差的衍射积分135 %nhE588xf 7.1.1存在像差的德拜积分135 StU9r0` 7.1.2斯特列尔强度137 ]:.9:RmEV 7.2像差函数的展开138 Vw+RRi( 7.2.1位移定理138
495A\8# 7.2.2泽尼克圆多项式138 #PQhgli 7.3初级像差139 s_cur- 7.3.1初级像差的定义139 WP >VQZ& 7.3.2初级像差的表示140 li9>zjz 7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 5#Et.P' 7.4初级像差的容限条件146 {!xDJnF; 7.4.1瑞利四分之一波长准则146 ')>D*e 7.4.2马雷查尔判据146 PH>`//D%n? 7.5折射率不匹配引起的像差147 %a|m[6+O 7.5.1介质界面引起的球差147 Ue(\-b\) 7.5.2由盖玻片导致的球差150 S3ZIC\2 7.6物镜管长变化导致的球差151 wW|[Im& 参考文献152 '1rO&F 附录A傅里叶变换153 6"/4@? A.1一维傅里叶变换153 i/RA/q A.2二维傅里叶变换154 f}cCnJK A.3三维傅里叶变换154 [ps5 A.4傅里叶变换定理156 4rUOk"li 附录B汉克尔变换158 r>g5_"FL 附录CDelta函数160 qqSFy>`P 索引162 t4<+]]
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