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。  mEbj  
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目录 Pe`jNiI  
中译本序 ^-(DokdBn  
原书前言 iT</  
第1章引言1 tQ`|MO&o  
1.1光学成像理论的*新进展1 2FE
i-m}  
1.2本书内容概述2 MK <\:g  
参考文献4 5]2 p>%G  
第2章衍射理论5 %ejq|i7  
2.1惠更斯–菲涅耳原理5 &,$N|$yK}|  
2.1.1衍射的描述5 _[N*k"  
2.1.2夫琅禾费与菲涅耳衍射6 ^_uCSA'X  
2.1.3惠更斯–菲涅耳原理的数学表达7 p-,Bq!aG$  
2.2基尔霍夫标量衍射理论8 , jCE hb  
2.2.1格林函数8 @R;&PR#5  
2.2.2基尔霍夫衍射积分9
U=[isi+7  
2.2.3基尔霍夫边界条件10 }`]Et99Q5  
2.2.4菲涅耳–基尔霍夫衍射方程11 JG{`tTu  
2.3瑞利–索末菲衍射理论11 p+${_w>pl{  
2.3.1第一瑞利–索末菲衍射积分12 5`q#~fJ2  
2.3.2第二瑞利–索末菲衍射积分13 ~F>'+9?Sn  
2.3.3徳拜近似14 vHb^@z=  
2.4傍轴近似14 -a7BVEFts  
2.4.1菲涅耳近似15 [x -<O:r=P  
2.4.2夫琅禾费近似16 STz@^A  
2.5不同小孔的菲涅耳衍射17 ?)7UqVyq  
2.5.1圆孔衍射17 ~Sx\>wBlc  
2.5.2圆屏衍射19 CM)
V^k*  
2.5.3锯齿孔径衍射21 Tb{RQ?Nw'  
2.5.4“甜甜圈”孔径衍射24 i$CF
*%+t  
参考文献26 40 zO4  
第3章点扩散函数28 ,?w
xW  
3.1透镜的透过率28 =0SJf 3  
3.2透镜的衍射30 m1M6N`f  
3.2.1圆透镜32 ow#8oUf=  
3.2.2环形透镜36 =tl~@~pqI  
3.2.3“甜甜圈”形透镜37 Ei89Ngp\}  
3.3相干像的形成38 ;&MnPFmq  
3.3.1透镜成像规律40 wqgKs=y  
3.3.2散焦效应42 Q|G|5X  
3.3.3阿贝成像理论44 "_:6v64Gx  
3.4空间不变特性47 \+k~p:d_8  
3.5非相干成像51 ^,` L!3  
参考文献52 C#L|7M??;  
第4章传递函数分析53 ~w}=Oby'y  
4.1传递函数介绍53 M*aYcIU((  
4.2相干传递函数57 w7f)v\p  
4.3光学传递函数60 kkXe=f%  
4.3.1圆透镜61 m",G;VN  
4.3.2环形透镜64 tMyMA}`  
4.4三维传递函数的投影与截面65 *?+2%zP  
4.4.1厚平面物体65 G^#?~  
4.4.2薄物体66 8tzL.P^  
4.4.3线物体67 {a(<E8-^  
4.4.4点物体68 }Ggn2 X  
4.5聚焦和轴上传递函数69 Is9.A_0h  
4.5.1聚焦传递函数69 8#HQ05q>  
4.5.2轴上传递函数71 M%s!qC+  
4.6相干成像和非相干成像的比较72 Z 4c^6v  
4.7空间滤波原理及应用74 ,Bj]j -\Y  
4.7.1正弦光栅图像76 uxL3 8d]  
4.7.2相衬图像77 ,q$2D,dz  
4.7.3光学数据处理78
Hro)m"  
4.7.4其他的空间滤波器80 W!1 B~NH#  
参考文献81 V@K^9R,|  
第5章超短脉冲光束成像83 >L$9fn/J  
5.1超短脉冲光束的产生83
J!}R>mR  
5.2超短脉冲光束的时间和光谱分布85 c*R18,5-  
5.3脉冲光束照射下的衍射87 [~?6jnp  
5.3.1圆孔87 ?"@SxM~\  
5.3.2圆屏91 845\u&  
5.3.3锯齿孔92 ^Zlbs goZ  
5.4材料色散对透镜透过率的影响94 wV,=hMTd&\  
5.5薄透镜的点扩散函数95  JY_!G  
5.5.1色差效应96 MPLeqk$;  
5.5.2降低色度的方法98 2~hQ   
5.5.3单点的时间相关图像100 1/SB[[g  
5.6薄透镜的传递函数102 "WH &BhQYD  
5.6.1相干传递函数102 CS0q#?  
5.6.2光学传递函数105 ^c|0?EH  
参考文献108 2L=(-CH9]  
第6章高数值孔径物镜成像109 m`jGBSlw_  
6.1高数值孔径物镜的影响109 4x.I"eW~&  
6.2德拜理论111 {_ZbPPh;M"  
6.2.1德拜近似111 o_r{cnu  
6.2.2圆透镜的德拜积分112 7>-99o^W
 
6.2.3傍轴近似114 @Y#TWt#  
6.3切趾函数115 J$-1odL0Z  
6.3.1正弦条件116 m*v@L4t(1  
6.3.2赫歇尔条件118 2SKtdiY  
6.3.3均匀投影条件119 o@YEd
d  
6.3.4亥姆霍兹条件119 },#AlShZu  
6.4传递函数120 >uE<-klv  
6.4.1相干传递函数120 Ah
zV?6e  
6.4.2光学传递函数122 \p)eY#A  
6.5矢量德拜理论124 {<i(aq
?  
6.5.1矢量德拜积分124 y/+y |.Xg  
6.5.2焦面矢量点扩散函数126 {wD "|K  
6.6电介质界面的矢量点扩展函数128 Hq,znRz~`  
6.6.1单电介质界面129 u3HaWf3  
6.6.2多介质界面132 ?:W=ddg  
参考文献134 OGW0lnQ/  
第7章有像差成像135 #c-Jo[%G  
7.1有像差的衍射积分135 2gnz=  
7.1.1存在像差的德拜积分135 N]G`]  
7.1.2斯特列尔强度137 oM,UQ!x<  
7.2像差函数的展开138 wL&[Vi_j{  
7.2.1位移定理138 Nl{on"il  
7.2.2泽尼克圆多项式138 U)1hC^[!   
7.3初级像差139 )XYCr<s2"  
7.3.1初级像差的定义139 ZV[-$  
7.3.2初级像差的表示140 axv-UdE;  
7.3.3存在初级像差时的衍射图样144 H)K.2Q  
7.4初级像差的容限条件146 /q^_ 'Lp  
7.4.1瑞利四分之一波长准则146 Ua+Us"M3}  
7.4.2马雷查尔判据146 v&`n}lS  
7.5折射率不匹配引起的像差147
,MD>Jx|  
7.5.1介质界面引起的球差147 GA.cp*2~  
7.5.2由盖玻片导致的球差150 %3q7i`AZ  
7.6物镜管长变化导致的球差151 GGFrV8  
参考文献152 qtp-w\#S$  
附录A傅里叶变换153 qx}*L'xB  
A.1一维傅里叶变换153 -i4hJC!3  
A.2二维傅里叶变换154 }$:ha>  
A.3三维傅里叶变换154 5(y Q-/6C+  
A.4傅里叶变换定理156 &>XSQB(&%  
附录B汉克尔变换158 EHt(!;?q  
附录CDelta函数160 X{qa|6S,F  
索引162 _61tE  
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