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。 ms<uY
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目录 l8us6  
中译本序 2_v+q  
原书前言 ,8?*U]}  
第1章引言1 sn`?Foh  
1.1光学成像理论的*新进展1 *]?YvY  
1.2本书内容概述2 ,.MG&O  
参考文献4 &`2*6 )qa  
第2章衍射理论5 t1g%o5?;  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 @soW f  
2.1.1衍射的描述5 sswAI|6ou  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 o;I86dI6C  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 
6.=1k  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 8^i,M^f^{  
2.2.1格林函数8 oioN0EuDk  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 oD1=}  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 tO3B_zC  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 1K',Vw_  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 ED&KJnquWJ  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 RVy87_J1  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 <_uv!N  
2.3.3徳拜近似14 {z ~ '  
2.4傍轴近似14 SYLkC [0k  
2.4.1菲涅耳近似15 -ouL4  
2.4.2夫琅禾费近似16 e}w!]  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 K%_JQ0`  
2.5.1圆孔衍射17 vjS7nR"T  
2.5.2圆屏衍射19 rn*VL(Yd(  
2.5.3锯齿孔径衍射21 W7>_nK+g?  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 ,W;8!n0  
参考文献26 S@-X?Lu  
第3章点扩散函数28 RlIqH;n  
3.1透镜的透过率28 vbJMgdHFR  
3.2透镜的衍射30 dU n#'<g5  
3.2.1圆透镜32 o62gLO]z@  
3.2.2环形透镜36 lR^Qm|  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 ;yrcH+I$_  
3.3相干像的形成38 Z6pDQ^Ii  
3.3.1透镜成像规律40 K2v
)"|T)  
3.3.2散焦效应42 G&Sg.<hn  
3.3.3阿贝成像理论44 ^>uGbhBp  
3.4空间不变特性47 mt7:`-  
3.5非相干成像51 6Z:|"AwC2  
参考文献52 .1M>KRSr,  
第4章传递函数分析53 wt,N<L  
4.1传递函数介绍53 [-a/]  
4.2相干传递函数57 u?/]"4
  
4.3光学传递函数60 ).b+S>k  
4.3.1圆透镜61 Zwl?*t\D  
4.3.2环形透镜64 <h0ptCB  
4.4三维传递函数的投影与截面65 6h8NrjX  
4.4.1厚平面物体65 #}?$mxME*  
4.4.2薄物体66 qIp`'.#m  
4.4.3线物体67 GrIdQi^8  
4.4.4点物体68 #y%Ao\~kG  
4.5聚焦和轴上传递函数69 ,oe4*b}O=.  
4.5.1聚焦传递函数69 IC~D?c0H:  
4.5.2轴上传递函数71 $E6uA}s  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 ><^@
1z.J  
4.7空间滤波原理及应用74 cMAfW3j: ;  
4.7.1正弦光栅图像76 K*[wr@)
u  
4.7.2相衬图像77 >dY"B$A>  
4.7.3光学数据处理78 *x!5I$~J  
4.7.4其他的空间滤波器80 ,B><la87  
参考文献81 "zc!QHpSd  
第5章超短脉冲光束成像83 q~lW  
5.1超短脉冲光束的产生83 6!N&,I  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 yKJp37R  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 O;"%z*g.  
5.3.1圆孔87 ,"v%  
5.3.2圆屏91 =?hlgQ  
5.3.3锯齿孔92 !h\3cs`QU  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 ^&%?Q_]  
5.5薄透镜的点扩散函数95 L3\{{QOA  
5.5.1色差效应96 F9" K  
5.5.2降低色度的方法98 DTY=k  
5.5.3单点的时间相关图像100 suwj1qYJ4  
5.6薄透镜的传递函数102 ~@bKQ>Xw  
5.6.1相干传递函数102 `)fGw7J {  
5.6.2光学传递函数105 <j'#mUzd  
参考文献108 va.wdk g  
第6章高数值孔径物镜成像109 }, H,ky  
6.1高数值孔径物镜的影响109
b04~z&Xv  
6.2德拜理论111 2}AV_]]  
6.2.1德拜近似111 {iv=KF_S_  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 gg9W7%t/  
6.2.3傍轴近似114 vPi+8)  
6.3切趾函数115 OZ&aTm :  
6.3.1正弦条件116 ADDpm-]  
6.3.2赫歇尔条件118 |r%P.f:y{X  
6.3.3均匀投影条件119 '*:YC  
6.3.4亥姆霍兹条件119 0=iJT4IEJ  
6.4传递函数120  xMU)  
6.4.1相干传递函数120 DzEixE-  
6.4.2光学传递函数122 JC-L80-  
6.5矢量德拜理论124 wP i=+  
6.5.1矢量德拜积分124 ?/~1z*XUW  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 2#^[`sFPO  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 5`J. ic  
6.6.1单电介质界面129 >=bO@)[  
6.6.2多介质界面132 Vz^:|qON  
参考文献134 9}-,dgAB  
第7章有像差成像135 <fxYTd<#D[  
7.1有像差的衍射积分135 Y!H"
LI  
7.1.1存在像差的德拜积分135 |v+b?@  
7.1.2斯特列尔强度137 LYKepk  
7.2像差函数的展开138 = ~yh[@R)  
7.2.1位移定理138 S=Zjdbd  
7.2.2泽尼克圆多项式138 V}*b^<2o5  
7.3初级像差139 k"6^gup(U  
7.3.1初级像差的定义139 7@`(DU`z  
7.3.2初级像差的表示140 .d2s4q\  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 g8C+j6uR0  
7.4初级像差的容限条件146 2yNlQP8%  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 lL
?;?V~  
7.4.2马雷查尔判据146 D
 6(w}W  
7.5折射率不匹配引起的像差147 D_{J:Hb  
7.5.1介质界面引起的球差147 I;7VX5X  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 w-1CA{"i7  
7.6物镜管长变化导致的球差151 ~ rRIWfhb  
参考文献152 z')'8155  
附录A傅里叶变换153 X*b0qJ Z  
A.1一维傅里叶变换153 L6FUC6x"  
A.2二维傅里叶变换154 W[YtNL;  
A.3三维傅里叶变换154 |Q{l]D  
A.4傅里叶变换定理156 0-@waK  
附录B汉克尔变换158 #M
:W?
&.  
附录CDelta函数160 =(o$1v/k  
索引162 vUW!  
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