Rozdział 1 WSTĘP
1.1. Krótki rys historyczny........................... 22
1.2. Zakres przedstawionej tematyki......................... 14
1.3. Odwzorowanie geometryczne a falowe...................... 15
Literatura do rozdziału 1............................... lg
Rozdział 2 20
PROPAGACJA FALI ELEKTROMAGNETYCZNEJ W WOLNEJ PRZESTRZENI
2.1. Fala elektromagnetyczna...................,...... . . . 20
2.2. Zasada Huygensa-Fresnela...................... 23
2.3. Obcięta fala gmn-sferyczna . , . ......................, . . 25
2.3.1. Przybliżenia.........................., 28
2.3.2. Dyfrakcja Fresnela......., , . . , , . . ,......, . , 29
2.3.3. Dyfrakcja Fraunhofera. . . . . , . . , ,.............. . 34
2.3.4. Trasformacyjne ujęcie zagadnień dyfrakcji , . . . , . , , . , . , . . . , 36
2.3.5. Zmiana skali rozkładu. . . . . . . . . , . , . . . . . , . , . , , , , 40
2.4. Niemonochromatyczność promieniowania i skonc:r::-y v,--.------ ,_ :--_. ;;;. . , . . 42
Literatura do rozdziału 2 . . . . . . . . . . . , . . , . . .. . , , . . , , , . , , 44
Rozdział 3
ODWZOROWANIE PRZEDMIOTU OŚWIETŁON ^
EMITUJĄCYM PROMIENIOWANIE iv
N ITOWYM
3.1. Ogólne rozważania............. -................
3.1.1. Transmitancja elementarnego układu optycznego w przestrzeni przyosiowej . . 3.1.2. Przedmiot fazowy i amplitudowy................. . . . .
45
45 47 50
3.2. Odwzorowanie przez nieograniczony i bezaberracyjny układ optyczny........ 51
3.2.1. Odwzorowanie przez układ elementarny................... 52
3.2.2. Odwzorowanie przez układ złożony..................... 57
3.2.3. Szczególne przypadki zasady transformacji sfer odniesienia.......... 59
3.2.3.1. Układy ogniskujące 3.2.3.2. Układ bezogniskowy
3.2.4. Przedmiot i jego transformata Fouriera
3.2.5. Odwzorowanie przedmiotu i jego transformaty Fouriera
3.2.6. Położenie powierzchni odniesienia w nieskończoności 3.3. Porównanie odwzorowania w optyce geometrycznej i falowej 3.4. Synteza odwzorowania dla układu rzeczywistego
3.4.1. Element ogniskujący z jednym dystorterem
3.4.2. Elementy ogniskujące z dystorterami
3.4.3. Metoda jednej przestrzeni
3.4.4. Odwzorowanie dawane przez dystorter..........
3.4.5. Przesunięcie przedmiotu w kierunku poprzecznym do osi
3.4.6. Przesunięcie źródła światła poza oś Literatura do rozdziału 3..............................
59 61 62 64 66 69 71 72 74 74 81 85 85 87
Rozdział 4 OBRAZ PUNKTU
88
4.1. Układ zogniskowany i bezaberracyjny. ..........., . . ,....... 90
4.1.1. Źrenica prostokątna bez apodyzacji..................... 91
4.1.2. Źrenica kołowa bez apodyzacji....................... 93
4.1.3. Apodyzacja gaussowska o obrotowej osi symetrii............, . . 95
4.1.4. Wpływ apodyzacji na względny rozkład intensywności w obrazie punk tu dla układu
z obrotową osią symetrii.......................... 96
4.2. Wpływ przeogniskowania na obraz punktu dla układów z obrotową osią symetrii . . 99
4.2.1. Źrenica kołowa bez apodyzacji....................... i 00
4.2.2. Apodyzacja gaussowska , , ,.............. . . . . , . . . . 107
4.3. Wpływ aberracji na obraz punktu . . . . . . ,................. 110
4.3.1. Aberracje Seidela..................,.......... 114
4.3.2. Rozwinięcie aberracji w wielomiany ortogonalne............... 120
4.3.3. Małe aberracje..................., ,......... 124
Literatura do rozdziału 4.......................,....., . 129
Rozdział 5 130 WIĄZKA GAUSSOWSKA
5.1. Podstawowe zależności............................, . 130
5.2. Transformacja wiązki gaussowskiej przez układ optyczny....., , . . . , . . . 134
5.3. Obcięta wiązka gaussowska............,......,........ 137
Literatura do rozdziału 5............................... 142
Rozdział 6 143 OBRAZ DWÓCH PUNKTÓW
6.1. Obraz dwóch punktów oświetlonych punktowym źródłem światła.......... 143
6.2. Obraz dwóch samoświecących punktów . . .................... 148
6.3. Obraz dwóch punktów oświetlonych źródłem powierzchniowym........... 148
6.4. Zespolony stopień koherencji przestrzennej.................... 150
6.4.1. Źródło prostokątne o stałej intensywności.................. 150
6.4.2. Źródło kołowe o stałej intensywności.................... 153
6.5. Zdolność rozdzielcza układu........................... 154
6.5.1. Źrenica kołowa, źródło kołowe o stałej intensywności, punkty przedmiotu o jednakowej intensywności............................. 158.
6.5.2. Nadrozdzielczość układu.......................... 164
6.5.3. Samoświecące punkty o różnej intensywności............. . . . 165
Literatura do rozdziału 6............................... 166
Rozdział 7 167
OBRAZ PRZEDMIOTÓW ZŁOŻONYCH W PRZYPADKU OŚWIETLENIA PRZESTRZENNIE KOHERENTNEGO
7.1. Analiza harmoniczna . . . . . . , , ...................... 171
7.1.1. Funkcja przenoszenia harmonicznych pola.................. 172
7.1.2. Częstości kołowe i częstości przestrzenne harmonicznych . , . ,........ 174
7.1.3. Przesunięcie punktowego źródła światła poza oś........,....., 175
7.2. Odwzorowanie przedmiotów periodycznych , . , , , . . . , , . „ , . , , . . . . 176
7.2.1. Układ bezaberracyjny, nieapodyzowani z^j, u . . , . ISO
7.2.2. Przeogniskowanie układu bezaberrac^nego , 1 . . . . 185
7.2.3. Wpływ apodyzacji i aberracji na obni p . . , , 193
7.3. Kontrast amplitudowy.................. . . . , , , . . , . . . 3 95
7.4. Wizualizacja przedmiotów fazowych . . . . . , , . , , , . . , , ,....... 201
7.4.1. Przeogniskowanie................, - . . . . . , . , , - . 202
7.4.2. Ciemne pole...................., . . . . ,...... 204
7.4.3. Metoda cieniowa......... . ,......, , . . . . , . . , , 2.)4
7.4.4. Kontrast fazowy . . ................., . ,..... :,;j
7.4.5. Ciemne pole i metoda cieniowa w przypadku dużej gie~;okośei moc;uk:;ji k-.z:----..^j 208
7.5. Niepożądane efekty przy odwzorowaniu przedmiotów ampiii.u.:!o-. o-Łacv--1 j:r:r:z układ
z filtracją częstości...................... ......... 212
Literatura do rozdziału 7............................ . . . 217
Rozdział 8 218
OBRAZ PRZEDMIOTÓW ZŁOŻONYCH W PRZYPADKU OŚWIETLENIA PRZESTRZENNIE NIEKOHERENTNEGO
8.1. Analiza harmoniczna.............................. 225
8.1.1. Własności optycznej funkcji przenoszenia.................. 226
8.1.2. Częstości graniczne............................ 229
8.2 Optyczna funkcja przenoszenia w szczególnych przypadkach......., . . . . 231
8.2.1. Źrenica symetryczna w kierunku wektora częstości kołowej.......... 231
8.2.2. Układ bezaberracyjny i zogniskowany............_........ 231
8.2.2.1. Układ nieapodyzowany....................... 232
8.2.2.2. Źrenica kołowa z apodyzacją gaussowską............... 236
8.2.3. Układ bezaberracyjny, nieapodyzowany i przeogniskowany. Źrenica kołowa . . . 238
8.2.4. Układ nieapodyzowany obarczony aberracjami. Źrenica kołowa........ 240
literatura do rozdziału 8............................... 242
Rozdział 9 - 243 OCENA JAKOŚCI ODWZOROWANIA
9.1. Wielkości charakterystyczne Linfoota...................... 244
9.2. Obraz punktu................................. 245
9.3. Optyczna funkcja przenoszenia.......................... 248
Literatura do rozdziału 9............................... 250
Rozdział 10 251
ZAGADNIENIA RÓŻNE
10.1. Odwzorowanie przy oświetleniu częściowo koherentnym.............. 251
10.2. Problemy numeryczne w analizach zjawisk dyfrakcji . . . , ........... 258
Literatura do rozdziału 10..........., . ................. 261
Rozdział ii . 262
WYBRANE WŁASNOŚCI FUNKCJI. SZEREC-i v ?-^ , - --~JA FOURIERA
11.1. Definicje i oznaczenia........, , . , . . . , - . . . . . . . . . . . . 262
11.2. Wybrane własności funkcji . . ......................... 264
11.3. Własności splotu................, . . „ . . . ......... 268
1.1.4. Jednowymiarowe szeregi Fouriera........................ 268
11.5. Dwuwymiarowa transformacja Fouriera..................... 273
Literatura uzupełniająca do rozdziału 11 , . ...................... 284
Dodatek 285
ELEMENTY GEOMETRYCZNEJ TEORII ODWZOROWANIA
Skorowidz......................... . . . . . . . , . . . . . 290
