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。  b.&WW  
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目录 sQvRupYRO  
中译本序 (Q^sK\  
原书前言 hMDd*<%l  
第1章引言1 <EpL<K%  
1.1光学成像理论的*新进展1 bf"'xn9  
1.2本书内容概述2 2Wz8E2.  
参考文献4 - {QU>`2  
第2章衍射理论5 CWn\KR  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 NQk aW)  
2.1.1衍射的描述5 q8v[u_(yD  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 _h~ksNm5u  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 qd*}d)!  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 -n|bi cP  
2.2.1格林函数8 &9p!J(C  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9 /o9T [^\  
2.2.3基尔霍夫边界条件10
]:<!(  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 |h>PUt@LL  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 fFjpQ~0  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 z-5`6aE9<  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 (^d7K:-'  
2.3.3徳拜近似14 mL{P4a 1xf  
2.4傍轴近似14 "is(  
2.4.1菲涅耳近似15 @ _Ey"k<  
2.4.2夫琅禾费近似16 C82_)@96  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 jT{T#_  
2.5.1圆孔衍射17 .f\LzZ-I:  
2.5.2圆屏衍射19 J7+G"_)'  
2.5.3锯齿孔径衍射21 M&Ka^h;N  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 )'_[R@ThB  
参考文献26 $MQ}+*Wr  
第3章点扩散函数28 Ps!MpdcL3  
3.1透镜的透过率28 VY0.]t  
3.2透镜的衍射30 Zv u6/#  
3.2.1圆透镜32 z%;plMj  
3.2.2环形透镜36 kQ`tY`3F  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 'cW^S7  
3.3相干像的形成38 =}^NyLE?  
3.3.1透镜成像规律40 >XD?zF)6  
3.3.2散焦效应42 PsY![CPrW  
3.3.3阿贝成像理论44 9u B?-.  
3.4空间不变特性47 pP. _%5  
3.5非相干成像51 lvs XL  
参考文献52 XE}gl&\  
第4章传递函数分析53 _4ag-'5  
4.1传递函数介绍53 )ZG;.j  
4.2相干传递函数57 CRb8WD6.  
4.3光学传递函数60 <$~lFV  
4.3.1圆透镜61 u6qK4*eAD  
4.3.2环形透镜64 !#tVQ2O  
4.4三维传递函数的投影与截面65 Q]:O#;"<  
4.4.1厚平面物体65 jEc_!Q  
4.4.2薄物体66 DXFu9RE\{  
4.4.3线物体67 2"Os9 KD  
4.4.4点物体68 DBT4 W/  
4.5聚焦和轴上传递函数69 3[YG BM
(  
4.5.1聚焦传递函数69 vl"w,@V7  
4.5.2轴上传递函数71 >rSjP1-F  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 lSj gN~:z  
4.7空间滤波原理及应用74 F^i3e31*t  
4.7.1正弦光栅图像76 +HK4sA2;  
4.7.2相衬图像77 ( ;FxKm<P@  
4.7.3光学数据处理78 Z*,e<zNQ  
4.7.4其他的空间滤波器80 K`4rUEf}V"  
参考文献81 ]P4WfV d  
第5章超短脉冲光束成像83 `c`VIq?  
5.1超短脉冲光束的产生83 mxa~JAlN_  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 vwCQvt  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 )`u17 {  
5.3.1圆孔87 mzgt>Qtkz=  
5.3.2圆屏91 ks40
5  
5.3.3锯齿孔92 !ifU}qFzK  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 cG|fau<G  
5.5薄透镜的点扩散函数95 @=-(H<0  
5.5.1色差效应96 L
CF}Y{  
5.5.2降低色度的方法98 s\*L5{kiSl  
5.5.3单点的时间相关图像100 9^gYy&+>6]  
5.6薄透镜的传递函数102 pwFp<O"  
5.6.1相干传递函数102 qt"D!S
_  
5.6.2光学传递函数105 twT/uBQ4a  
参考文献108 ("$/sT  
第6章高数值孔径物镜成像109 peQwH  
6.1高数值孔径物镜的影响109 +C(-f  
6.2德拜理论111 YEL0h0gn  
6.2.1德拜近似111 L*@`i ]jl  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 ?Oyo /?/  
6.2.3傍轴近似114 %xt9k9=vZ  
6.3切趾函数115 > I2rj2M#  
6.3.1正弦条件116 -
JW~_Q[  
6.3.2赫歇尔条件118 --yF%tRMP  
6.3.3均匀投影条件119 y Zafq"o  
6.3.4亥姆霍兹条件119 VtBC~?2U)B  
6.4传递函数120 ?OD$`{1  
6.4.1相干传递函数120 PmR].Ohzi  
6.4.2光学传递函数122 v 6~9)\!j  
6.5矢量德拜理论124 q+g,?;Yx  
6.5.1矢量德拜积分124 C{exvLQ  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 HJL
! ;i  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 Q$%apL  
6.6.1单电介质界面129 /6x&%G:m#  
6.6.2多介质界面132 !09)WtsEfx  
参考文献134 C@(@n!o:!  
第7章有像差成像135 {)YbksrJ{  
7.1有像差的衍射积分135 uLhGp@Dx  
7.1.1存在像差的德拜积分135 Gh;\"Qx
  
7.1.2斯特列尔强度137 K-qWT7<  
7.2像差函数的展开138 mF4W4~
"  
7.2.1位移定理138 X
+X:nL.t  
7.2.2泽尼克圆多项式138 aZ#FKp^8H  
7.3初级像差139 VB |?S|<  
7.3.1初级像差的定义139
/MZ<vnN7f  
7.3.2初级像差的表示140 I _nQTWcm  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 ah>c)1DA*H  
7.4初级像差的容限条件146 rQ*+ <`R}  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 M/3;-g  
7.4.2马雷查尔判据146 c&['T+X  
7.5折射率不匹配引起的像差147 v%tjZ5x  
7.5.1介质界面引起的球差147 Y
teIp'T  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 l6M?[  
7.6物镜管长变化导致的球差151 u
Ie^Me  
参考文献152 u 3WU0Z`  
附录A傅里叶变换153 ^<;W+dWdU  
A.1一维傅里叶变换153 )nUdU = m  
A.2二维傅里叶变换154 r!r08yf  
A.3三维傅里叶变换154 ~ua(Qm  
A.4傅里叶变换定理156 }$ y.qqG  
附录B汉克尔变换158 |J$A%27  
附录CDelta函数160 Gu;40)gm  
索引162 u[a-9^&g  
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