全息乾涉計量:原理和方法

全息乾涉計量:原理和方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

熊秉衡,李俊昌 著
圖書標籤:
  • 全息乾涉測量
  • 乾涉測量學
  • 光學測試
  • 全息術
  • 精密測量
  • 波動光學
  • 光學工程
  • 計量技術
  • 科學研究
  • 工程技術
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030237408
版次:1
商品編碼:10318773
包裝:平裝
叢書名: 現代物理基礎叢書
開本:16開
齣版時間:2009-01-01
用紙:膠版紙
頁數:800
正文語種:中文

具體描述

內容簡介

本書在講述乾涉、衍射、相乾性以及激光基本原理的基礎上,係統介紹全息乾涉計量的原理、方法、技術關鍵及發展近況。除傳統全息乾涉計量外,還介紹瞭近年迅猛發展的數字全息乾涉計量。全書博采眾多文獻之長,融入作者多年的研究成果,因此彆具特色。在較嚴謹的數理分析基礎上,既認真闡明物理意義,又配有豐富實例。
本書可供從事光學、信息光學、光電子學、光學乾涉計量研究的科技人員、教師、研究生參考,也是相關專業大學生的一部很好的參考書。

目錄

第1章 光學和數學基礎
1.1 光的波動性描述
1.1.1 光波
1.1.2 輻照度、光強
1.1.3 波動方程
1.1.4 波函數
1.1.5 波函數的復數錶示
1.1.6 空間頻率
1.2 數學基礎
1.2.1 傅裏葉變換
1.2.2 捲積和相關
1.2.3 Delta函數
1.2.4 一些常用函數
1.2.5 常用函數的傅裏葉變換
參考文獻
第2章 光波的衍射
2.1 惠更斯-菲涅耳原理
2.2 衍射的標量波理論
2.2.1 亥姆霍茲方程
2.2.2 亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理
2.2.3 菲涅耳-基爾霍夫衍射公式
2.3 菲涅耳衍射和夫琅禾費衍射
2.3.1 菲涅耳衍射
2.3.2 夫琅禾費衍射
2.4 薄透鏡的光學性質
2.4.1 光波通過薄透鏡的相位變化
2.4.2 透鏡的傅裏葉變換性質
2.5 二元屏的夫琅禾費衍射
2.5.1 矩孔的夫琅禾費衍射
2.5.2 單縫的夫琅禾費衍射
2.5.3 圓孔的夫琅禾費衍射
2.5.4 直邊的夫琅禾費衍射
2.6 二元屏夫琅禾費衍射的進一步討論
2.6.1 二元屏中心偏離光軸
2.6.2 雙孔夫琅禾費衍射
2.6.3 雙縫夫琅禾費衍射
2.7 二元屏的菲涅耳衍射
2.7.1 矩孔的菲涅耳衍射
2.7.2 直邊的菲涅耳衍射
2.7.3 單縫的菲涅耳衍射
2.7.4 圓孔的菲涅耳衍射
2.8 巴比涅原理
2.9 不等幅波前光波的衍射
2.10 光柵的衍射
2.10.1 正弦光柵
2.10.2 正弦光柵的組閤
2.10.3 二元光柵(黑白光柵)
參考文獻
第3章 相乾性理論基礎
3.1 光的乾涉

……
第4章 激光光源
第5章 全息照相的基本原理
第6章 全息圖的幾種主要類型
第7章 全息乾涉計量的基本原理和方法
第8章 不透明物體的全息乾涉計量
第9章 透明物體的全息乾涉計量
第10章 全息乾涉計量中的一些特殊技術
第11章 數字全息預備知識
第12章 平滑波麵數字全息的基本理論
第13章 數字全息的統計光學錶述及實際應用
第14章 應用
附錄A 輻照度檢測
附錄B 鹵化銀記錄材料的處理技術
附錄C 空間濾波器 物鏡與針孔的選擇
附錄D 防止準直透鏡反射光的乾擾
附錄E 激光和人眼安全
後記

精彩書摘

第1章 光學和數學基礎
1.1 光的波動性描述
1.1.1 光波
就發光的時間特性來看,光源可區分為兩類:脈衝光源和連續光源,脈衝光源發光時間短暫,輻射齣一個或多個波包在空間傳播;而連續光源則穩定、持續地發光,它輻射齣很長的波列在空間傳播,波場中的各點以相同於光源的時間特性,穩定、持續地發生電磁擾動,擾動的基本形式是簡諧振蕩,通常把它的這種振蕩稱作光擾動(foptical disturbance),作為這類波場的一種抽像是定態波場,它具有以下兩個特性:①波場各點的光擾動是相同頻率的簡諧振蕩,頻率高低決定於光源性質;②波場各點光擾動的振幅不隨時間改變,在空間形成穩定的振幅分布,嚴格定義的定態波場要求光源發齣的光波波列是無限長的,然而實際光源的發光過程都是有限的,從微觀角度看,發光過程總是斷斷續續的,波場是由一個個波列的傳播形成的,而且波列的頻率也不是單一的,不過,當波列持續時間比光擾動的周期長得很多時,除瞭考慮某些特殊問題(如時間相乾性問題)外,可以將它當作無限長、單一頻率的波列來處理,這樣的波列在空間的傳播形成定態光波場(optical wave field of stable state)。

前言/序言


《先進光學成像技術與應用》 內容簡介 本書全麵深入地探討瞭當代光學成像領域的前沿技術、核心理論與實際應用。聚焦於超越傳統衍射極限的光學係統設計、高性能圖像重建算法以及新興的生物醫學、工業檢測領域的跨學科應用,旨在為相關研究人員、高級工程師和高年級研究生提供一本係統、詳盡的參考讀物。 第一部分:光學成像的基礎理論與突破 本部分首先迴顧瞭經典光學成像的物理基礎,包括光的波動性、幾何光學與物理光學的基本原理,並詳細闡述瞭成像過程中的關鍵限製,特彆是阿貝衍射極限。隨後,章節重點轉嚮如何突破這些限製,引入瞭超分辨率成像(Super-Resolution Imaging, SRI)的理論框架。 非球麵與自由麯麵光學設計: 探討瞭如何利用現代計算機輔助設計(CAD)工具,結閤數值優化算法,設計具有極高數值孔徑(NA)和更小像差的非球麵透鏡組和自由麯麵元件。詳細分析瞭這些元件在校正球差、彗差和像散中的獨特優勢,並討論瞭大規模集成光學係統中的容差分析。 先進光學成像的物理模型: 深入解析瞭光與物質相互作用的統計學模型。這包括對散射介質中光傳輸的隨機矩陣理論、時間反演方法(Time Reversal)在穿透復雜散射體成像中的應用,以及基於偏振特性的成像增強技術,如利用偏振敏感探測器來分離反射和透射信號,或增強在渾濁環境中的對比度。 計算成像的核心概念: 計算成像的興起徹底改變瞭傳統的光學係統構建模式。本部分詳細介紹瞭編碼孔徑成像(Coded Aperture Imaging)的原理,特彆是基於壓縮感知(Compressed Sensing, CS)理論的重建算法,如何實現“少樣本”數據的有效采集和高精度恢復。同時,對基於相位恢復的直接成像方法進行瞭詳盡的數學推導和實例分析。 第二部分:實時與動態成像係統 實時性是現代高通量研究和快速過程監控的關鍵需求。本部分專注於那些能夠在高速率或非傳統時間尺度上捕獲信息的成像係統。 高幀率與全局快門技術: 討論瞭CMOS圖像傳感器(CIS)技術的發展,特彆是對全局快門(Global Shutter)架構的改進,以解決傳統捲簾式傳感器在快速運動物體成像時産生的果凍效應(Jello Effect)。分析瞭高速電子學和數據並行處理架構如何支持每秒數韆乃至數萬幀的成像需求。 時間分辨成像(Time-Resolved Imaging): 涵蓋瞭飛行時間測量(Time-of-Flight, ToF)和熒光壽命成像(Fluorescence Lifetime Imaging, FLIM)的原理。詳細闡述瞭直測法(Direct Measurement)和相位調製法(Phase Modulation)在測量光子往返時間或分子衰變常數上的優缺點,及其在三維測距和生物分子動力學研究中的應用。 多模態聯閤成像: 探討瞭將不同成像原理結閤以獲取更豐富信息的係統,例如將光譜信息(波長維度)與空間信息(位置維度)實時結閤的成像係統。重點分析瞭高光譜相機的調製技術和數據降維處理策略。 第三部分:圖像重建與深度學習方法 重建算法是連接原始探測數據與最終清晰圖像之間的橋梁。本部分聚焦於計算密集型的圖像恢復技術,特彆是深度學習在光學成像中的顛覆性作用。 傳統迭代重建算法的性能優化: 對基於梯度下降的優化算法(如ISTA, FISTA)在處理高維、病態問題時的收斂性和魯棒性進行瞭深入分析。討論瞭如何引入正則化項(如全變分TV、稀疏約束)以增強重建圖像的邊緣清晰度和抑製噪聲。 深度神經網絡在圖像恢復中的應用: 詳盡介紹瞭如何利用捲積神經網絡(CNN)、生成對抗網絡(GAN)及其變體,進行端到端的圖像重建任務。這包括將網絡訓練為“去噪器”、“去模糊器”或“超分辨率放大器”。特彆分析瞭如何設計損失函數,使得深度學習模型不僅關注像素級的相似度(如MSE),更能關注感知質量(Perceptual Quality)。 自監督和無監督學習策略: 鑒於獲取完美“地麵真值”數據在實際光學實驗中的睏難,本部分重點闡述瞭如何利用物理模型(Forward Model)構建數據一緻性損失,實現僅使用采集到的退化圖像進行模型訓練的自監督學習框架。 第四部分:特定應用領域的前沿進展 本部分將理論和方法論應用於具體的科研和工業場景,展示瞭先進光學成像技術的實際能力。 生物醫學成像: 涵蓋瞭光聲成像(Photoacoustic Imaging, PAI)和光學相乾斷層掃描(Optical Coherence Tomography, OCT)的最新進展。重點介紹瞭利用先進的算法提高深層組織成像的對比度和軸嚮分辨率的方法。對活體細胞和組織的非侵入性分子探針標記和實時追蹤技術進行瞭詳細的案例分析。 工業無損檢測(NDT): 討論瞭如何利用相移乾涉測量技術(Phase-Shifting Interferometry)進行高精度錶麵形貌測量。探討瞭基於機器視覺的自動化缺陷檢測係統,如何利用多光譜或偏振信息識彆材料錶麵的微裂紋和內部結構異常,確保製造過程的質量控製。 遙感與環境監測: 介紹瞭從軌道平颱獲取的高分辨率多角度成像數據處理流程。重點闡述瞭大氣校正模型、三維重建技術在地形測繪和災害評估中的應用,以及如何通過數據融閤技術提高環境參數反演的準確性。 本書的結構嚴謹,從基本原理齣發,逐步深入到復雜的計算方法和具體應用,旨在為讀者構建一個全麵、現代的光學成像技術知識體係。書中包含大量的數學推導、清晰的原理圖示和最新的研究案例,是從事光學工程、生物醫學工程、計算機視覺等領域研究人員不可或缺的專業參考書。

用戶評價

評分

《全息乾涉計量:原理和方法》這本書,我拿到手裏的時候,就被它紮實的理論基礎和嚴謹的邏輯推導深深吸引瞭。從基礎的光學原理講起,例如乾涉的疊加性、相乾性等概念,作者都梳理得非常清晰,一點也不含糊。然後,它循序漸進地引入瞭全息攝影的核心,解釋瞭物體光波和參考光波如何疊加記錄在記錄介質上,以及為什麼能夠實現對物體三維信息的精確捕捉。我特彆欣賞的是作者對於數學公式的處理,既保留瞭物理意義的直觀性,又保證瞭推導的嚴謹性,讀起來不會覺得枯燥乏味,反倒有一種探索奧秘的樂趣。書中的插圖也很精良,很多原理圖都畫得很到位,幫助我快速理解抽象的概念。對於我這個剛接觸這個領域的研究生來說,這本書無疑是打下堅實基礎的絕佳選擇,讓我對後續深入學習全息乾涉技術的各個方麵充滿瞭信心。

評分

剛拿到《全息乾涉計量:原理和方法》這本書的時候,我確實有點犯怵,畢竟“全息乾涉計量”這個詞聽起來就不是那麼容易理解。但翻開目錄,看到那些清晰的章節劃分,以及每一章開頭簡明的引言,我的顧慮就減輕瞭不少。這本書的結構設計非常閤理,從最基礎的光學概念開始,一步步深入到全息乾涉的原理、記錄方法、再現過程,最後纔講解各種計量應用。作者的語言風格樸實無華,但邏輯性極強,每一步的論證都非常紮實,不會讓人産生“為什麼會這樣”的疑問。我尤其喜歡書中在講解一些復雜概念時,會用一些生動形象的比喻,或者設計一些小小的思考題,這極大地激發瞭我的學習興趣,也幫助我鞏固瞭對知識的理解。總而言之,這本書是一本集理論深度、方法指導和實踐參考於一體的優秀著作,值得推薦給任何對全息乾涉計量感興趣的讀者。

評分

《全息乾涉計量:原理和方法》這本書,給我最直接的感受就是它的“實用性”。它不像一些理論書籍那樣,隻是停留在概念層麵,而是非常注重實際操作和工程應用。書中詳細介紹瞭各種全息乾涉技術的具體實現步驟,包括如何選擇閤適的記錄介質,如何進行曝光和顯影,以及如何進行數據采集和分析。我還從中學習到瞭如何利用全息乾涉技術來測量物體的位移、形變、摺射率變化等參數,這些知識對於我正在進行的材料力學研究非常有啓發。書中的案例分析也十分精彩,通過具體的實例,讓我更加直觀地理解瞭全息乾涉技術的強大之處。這本書不僅僅是知識的傳授,更是一種思維方式的引導,讓我學會從不同的角度去分析和解決問題,是一本非常難得的工具書。

評分

坦白說,《全息乾涉計量:原理和方法》這本書給我帶來的驚喜遠超我的預期。我原以為會讀到一本枯燥的技術手冊,但事實恰恰相反,它更像是一部精彩的科學史詩。作者在講解基本原理的同時,巧妙地穿插瞭全息乾涉技術的發展曆程,從早期物理學傢的奇思妙想,到現代科技的蓬勃發展,讓我對這項技術的演變有瞭更深刻的認識。書中對一些經典實驗的介紹,比如夫琅和費衍射、菲涅耳衍射的衍射圖樣,以及全息圖的再現過程,都寫得非常生動,仿佛我親身經曆瞭一樣。更讓我著迷的是,作者在討論不同方法時,會時不時地引用一些前沿的研究成果和最新的技術進展,這讓我能夠站在巨人的肩膀上,窺探到這個領域的未來發展方嚮。讀這本書,不僅僅是學習知識,更是一種智力上的享受和啓發。

評分

讀完《全息乾涉計量:原理和方法》之後,我最大的感受就是它將一個看似非常高深的領域,用一種相當接地氣的方式呈現瞭齣來。這本書並沒有局限於純粹的理論堆砌,而是花瞭大量的篇幅去介紹實際的應用和具體的方法。書中詳細闡述瞭各種全息乾涉的測量技術,比如數字全息術、相移全息術等等,並分析瞭它們各自的優缺點以及適用的場景。我特彆關注瞭書中關於測量誤差的分析,以及如何通過優化實驗設計和數據處理來提高測量的精度,這對我目前正在進行的項目至關重要。此外,書中還涉及瞭一些相關的硬件設備,例如激光器、光學元件、探測器等的選擇和配置,這對於想要搭建自己實驗係統的讀者來說,非常有參考價值。它就像一位經驗豐富的老教授,耐心地手把手教你如何將理論知識轉化為實際的測量手段,讓科學不再遙不可及。

評分

除瞭這本,還買瞭本《信息光學理論與計算》,感覺後者講得更實用一些。

評分

該領域的一本比較好的參考書,前六章是基礎知識,第七章開始步入正題。

評分

書很厚實,內容豐富,很通俗易懂

評分

除瞭這本,還買瞭本《信息光學理論與計算》,感覺後者講得更實用一些。

評分

書很厚實,內容豐富,很通俗易懂

評分

書很厚實,內容豐富,很通俗易懂

評分

書很厚實,內容豐富,很通俗易懂

評分

超級厚的書,內容很經典的啊。前六章基本是大學光學內容。後麵的比較深瞭。加油啊。

評分

書很厚實,內容豐富,很通俗易懂

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