统计光学

封面......Page 1
书名......Page 2
版权......Page 3
中文版序言......Page 4
序......Page 5
目录......Page 8
1.1 确定性的和统计的两种现象和模型......Page 16
1.2 光学中的统计现象......Page 18
1.3 本书内容概述......Page 20
2.1 概率的两种定义和随机变量......Page 22
2.2 分布函数和密度函数......Page 24
2.3 推广到两个或多个联合随机变量......Page 27
2.4.1 随机变量的矩......Page 30
2.4.2 多个随机变量的联合矩......Page 31
2.4.3 特征函数......Page 33
2.5.1 普遍变换......Page 35
2.5.2 单调函数......Page 37
2.5.3 多元概率变换......Page 41
2.6 实数随机变量之和......Page 42
2.6.1 求 pz(z)的两种方法......Page 43
2.6.2 独立随机变量......Page 44
2.6.3 中心极限定理......Page 45
2.7.1 定义......Page 47
2.7.2 Gauss随机变量的特殊性质......Page 50
2.8.1 一般描述......Page 53
2.8.2 复数值Gauss随机变量......Page 54
2.9 随机相幅矢量的和......Page 56
2.9.1 初始假设......Page 57
2.9.2 均值、方差和相关系数的计算......Page 58
2.9.3 长度和相位的统计......Page 61
2.9.4 一个常相幅矢量与一个随机相幅矢量的和......Page 63
2.9.5 强常相幅矢量与一个弱随机相幅矢量的和......Page 66
习题......Page 67
3.1 随机过程的定义和描述......Page 71
3.2 平稳性和遍历性......Page 73
3.3 随机过程的谱分析......Page 77
3.3.1 已知函数的谱密度......Page 78
3.3.2 随机过程的谱密度......Page 80
3.3.3 随机过程经线性滤波后的能谱密度和功率谱密度......Page 81
3.4 自相关函数和Wiener-Khinchin定理......Page 82
3.5 交叉相关函数和交叉谱密度......Page 88
3.6.1 定义......Page 91
3.6.3 广义平稳性和严格平稳性......Page 92
3.7.1 定义......Page 93
3.7.2 从基本假设推导POisson统计......Page 96
3.7.3 从随机事件时间推导Poisson统计......Page 97
3.7.4 Poisson过程的能话密度和功率话密度......Page 99
3.7.5 双重随机Poisson过程......Page 103
3.7.6 经过线性滤波的Poisson过程......Page 105
3.8 从解析信号导出的随机过程......Page 106
3.8.1 单色信号的复数信号表示......Page 107
3.8.2 非单色信号的复数信号表示......Page 108
3.8.3 复包络或随时间变化的相幅矢量......Page 111
3.8.4 解析信号作为一个复数位随机过程......Page 112
3.9 复数Gauss随机过程......Page 115
3.10 Karhnen-Losve展开......Page 116
习题......Page 118
4.1 光波的传播......Page 122
4.1.1 单色光......Page 123
4.1.2 非单色光......Page 124
4.1.3 窄带光......Page 125
4.2 偏振热光和非偏振热光......Page 126
4.2.1 偏振热光......Page 127
4.2.2 非偏振热光......Page 130
4.3.1 窄带光通过偏振敏感的仪器......Page 132
4.3.2 相干矩阵......Page 134
4.3.3 偏振度......Page 138
4.3.4 瞬时强度的一阶统计......Page 141
4.4 激光......Page 143
4.4.1 单模振荡......Page 144
4.4.2 多模激光......Page 150
4.4.3 激光通过运动慢射体所产生的赝热光......Page 154
习题......Page 155
第五章 光波的相干性......Page 159
5.1.1 Michelso干涉仪......Page 160
5.1.2 实验的数学描述......Page 162
5.1.3 干涉图与光束的功率谱密度的关系......Page 165
5.1.4 Pourler光谱学......Page 169
5.2.1 Young氏实验......Page 171
5.2.2 Young氏实验的数学描述......Page 173
5.2.3 若干几何因素的考虑......Page 177
5.2.4 准单色条件下的干涉......Page 180
5.2.5 有限针孔大小的效应......Page 182
5.3 交叉光谱纯......Page 186
5.3.1 两束光的叠加的功率谱......Page 187
5.3.2 交叉光谱纯和可简约性......Page 188
5.3.3 激光被运动漫射体散射......Page 192
5.4.1 基于Huvuens-Presnel原理的解......Page 194
5.4.2 支配互相干性传播的波动方程......Page 197
5.4.3 交叉谱密度的传播......Page 199
5.5 互相干函数的极限形式......Page 200
5.5.1 相干场......Page 201
5.5.2 非相干场......Page 203
5.6.1 数学推导......Page 205
5.6.2 讨论......Page 207
5.6.3 一个例子......Page 209
5.6.4 广义的Van Cittert-Zernike定理......Page 213
5.7 部分相干光被孔径衍射......Page 219
5.7.1 薄的透射结构对互强度的影响......Page 220
5.7.2 计算观测到的强度图样......Page 221
5.7.3 讨论......Page 223
习题......Page 225
第六章 涉及高阶相干性的一些问题......Page 231
6.1.1 积分强度的平均值和方差......Page 232
6.1.2 积分强度的概率密度函数的近似形式......Page 237
6.1.3 积分强度的概率密度函数的精确解......Page 243
6.2 测量时间为有限大小时百强度的统计性质......Page 247
6.2.1 J_12(T)的实部和虚部的矩......Page 250
6.2.2 积分时间很长和μ_12很小时J_12(T)的模和以相位的统计......Page 254
6.2.3 高信噪比条件下J_12(T)的模和相位的统发......Page 259
6.3 强度干涉仪的经典分析......Page 261
6.3.1 振幅干涉量度学和强度干涉量度学......Page 262
6.3.2 强度干涉仪的理想输出......Page 264
6.3.3 干涉仪输出中的“经典”噪声或自“噪声”......Page 267
习题......Page 271
7.1 若干预备性考虑......Page 274
7.1.1 薄透射物体对互相干性的影响......Page 275
7.1.2 薄透镜目队的时间延迟......Page 277
7.1.3 焦平面到焦平面的相干性关系......Page 279
7.1.4 单块薄透镜的物-象相干性关系......Page 283
7.1.5 出瞳中的互强度和象的互强度之间的关系......Page 287
7.2.1 对光源积分......Page 290
7.2.2 用人射的互强度函数表示光源......Page 294
7.2.3 四维线性系统方法......Page 298
7.2.4 非相干极限和相干极限......Page 305
7.3.1 两个相距很近的点的象......Page 309
7.3.2 正弦振幅物体的象......Page 312
7.4.1 成象系统作为一个干涉仪......Page 315
7.4.2 用干涉议收集象的信息......Page 319
7.4.3 相位信息的重要性......Page 323
7.4.4 相位提取......Page 327
7.5.1 斑纹的起源和一阶统计......Page 330
7.5.2 系综平均相干性......Page 333
习题......Page 338
第八章 有随机非均匀介质出现时的成象......Page 341
8.1.1 假设和简化......Page 342
8.1.2 平均光学传递函数......Page 343
8.1.3 平均点扩展函数......Page 346
8.2.1 平均OTP和平均PSF的一般形式......Page 347
8.2.2 一个特例......Page 350
8.3.1 一般表述......Page 353
8.3.2 Gauss随机相位屏......Page 354
8.3.3 相让方差很大时平均OTF和平均PSF的极限影式......Page 359
8.4 广延的随机非均匀媒质对波传播的影响......Page 362
8.4.1 记号和定义......Page 363
8.4.2 大气模型......Page 365
8.4.3 电磁波通过非均匀大气的传播......Page 369
8.4.4 对数正态分布......Page 375
8.5 长曝光OTF......Page 378
8.5.1 用波结构函数表示长曝光OTF......Page 379
8.5.2 波结构函数的近场计算......Page 382
8.6 理论的种种推广......Page 389
8.6.1 推广到更长的传播路程——振幅和相位滤波器函数......Page 390
8.6.2 结构常数C平滑变化的效应......Page 400
8.6.3 大气相平直径r_0......Page 403
8.6.4 球面破的结构函数......Page 405
8.7.1 长曝光和短曝光......Page 406
8.7.2 平均短曝光OTF的计算......Page 408
8.8 星体斑纹干涉量度学......Page 414
8.8.1 方法的原理......Page 415
8.8.2 对这个方法的一个启发性的分析......Page 419
8.8.3 对星体斑纹干涉量度学的更完全的分析......Page 422
8.8.4 推广......Page 426
8.9 理论结果的普遍性......Page 429
习题......Page 430
第九章 光的光电检测方法中的基本性限制......Page 434
9.1 光电探测的半经典模型......Page 435
9.2 经典光强的随机涨落的效应......Page 437
9.2.1 十分稳定的单模激光器辐射的光电计数统计......Page 439
9.2.2 计数时间大大短于相干时间时偏振热辐射的光电计数统计......Page 440
9.2.3 计数时间任意时偏振热光的光电计数统计......Page 443
9.2.4 偏振效应......Page 445
9.2.5 空间相干性不完全的效应......Page 446
9.3 简并参量......Page 448
9.3.1 光电计数的涨落......Page 449
9.3.2 黑体辐射的简并参量......Page 453
9.4 振幅干涉仪在低光平下的噪声限制......Page 457
9.4.1 测量系统及待测的量......Page 458
9.4.2 计数矢量的统计性质......Page 459
9.4.3 离散Fourer变换作为一种估值工具......Page 460
9.4.4 可见度和相让估值的精度......Page 463
9.5 强度干涉仪在低光手下的噪声限制......Page 467
9.5.1 强度干涉仪的计数方式......Page 468
9.5.2 计数涨落乘积的期望值及其与条纹可见度的关系......Page 469
9.5.3 和可见度估值联系的信噪比......Page 472
9.6.1 探测过程的一个连续模型......Page 476
9.6.2 探测到的象的谱密度......Page 478
9.6.3 象的谱密度估值的涨落......Page 482
9.6.4 星体斑纹干涉量度术的信噪比......Page 483
9.6.5 对结果的讨论......Page 485
习题......Page 487
A.1 Fourier变换的定义......Page 490
A.2 Fourier变换的基本性质......Page 491
A.3 一维 Fourier变换表......Page 493
A.4 一维 Fourier交换对偶表......Page 494
附录B 随机相幅矢量和......Page 495
附录C 探测出的斑纹象的谱的四阶矩......Page 501