统计光学 第2版PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

统计光学 第2版PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一章 引言1

1.1确定性的与统计的现象和模型1

1.2光学中的统计现象2

1.3本书内容概述4

第二章 随机变量5

2.1概率的定义和随机变量5

2.2分布函数和密度函数6

2.3推广到两个或多个联合随机变量9

2.4统计平均11

2.4.1随机变量的矩12

2.4.2多个随机变量的联合矩12

2.4.3特征函数和矩生成函数14

2.5随机变量的变换16

2.5.1普遍变换16

2.5.2单调变换18

2.5.3多元变换20

2.6实数随机变量之和21

2.6.1求pz （z）的两种方法22

2.6.2独立随机变量23

2.6.3中心极限定理24

2.7 Gauss型随机变量25

2.7.1定义25

2.7.2 Gauss型随机变量的特殊性质27

2.8复数值随机变量29

2.8.1一般描述29

2.8.2复数Gauss型随机变量30

2.8.3复数值Gauss矩定理32

2.9随机相矢量和33

2.9.1初始假设33

2.9.2均值、方差和相关系数的计算34

2.9.3长度和相位的统计35

2.9.4一个常相矢量加一个随机相矢量和37

2.9.5强恒定相矢量加一个弱随机相矢量和40

2.10 Poisson随机变量41

习题41

第三章 随机过程45

3.1随机过程的定义和描述45

3.2平稳性和遍历性47

3.3随机过程的谱分析51

3.3.1已知函数的谱密度51

3.3.2随机过程的谱密度52

3.3.3随机过程经线性滤波后的能谱密度和功率谱密度53

3.4自相关函数和Wiener-Khinchin定理55

3.4.1定义及性质55

3.4.2与功率谱密度的关系55

3.4.3一个计算例子57

3.4.4自协方差函数和结构函数59

3.5交叉相关函数和交叉谱密度59

3.6 Gauss型随机过程61

3.6.1定义61

3.6.2经过线性滤波后的Gauss型随机过程62

3.6.3广义平稳性和严格平稳性63

3.6.4四阶矩和高阶矩63

3.7 Poisson脉冲过程63

3.7.1定义63

3.7.2从基本假设推导Poisson统计66

3.7.3从随机事件时间推导Poisson统计67

3.7.4 Poisson过程的能谱密度和功率谱密度68

3.7.5双重随机Poisson过程70

3.7.6经过线性滤波的Poisson脉冲过程72

3.8从解析信号导出的随机过程74

3.8.1单色信号的复信号表示74

3.8.2非单色信号的复信号表示75

3.8.3复包络或随时间变化的相矢量77

3.8.4解析信号作为一复数值随机过程77

3.9圆形复数Gauss型随机过程80

3.10 Karhunen-Loeve展开81

习题83

第四章 光的某些一阶统计性质87

4.1光的传播87

4.1.1单色光87

4.1.2非单色光88

4.1.3窄带光89

4.1.4强度或辐照度90

4.2热光91

4.2.1偏振热光91

4.2.2非偏振热光94

4.3部分偏振热光95

4.3.1窄带光通过偏振敏感系统95

4.3.2相干矩阵97

4.3.3偏振度100

4.3.4瞬时强度的一阶统计102

4.4单模激光103

4.4.1理想振荡104

4.4.2具有随机的瞬时频率的振荡105

4.4.3 Van der Pol振子模型106

4.4.4激光器输出强度统计的一个更完备的解112

4.5多模激光114

4.5.1振幅统计115

4.5.2强度统计116

4.6激光通过变动的漫射体产生的赝热光118

习题119

第五章 光波的时间相干性和空间相干性122

5.1时间相干性122

5.1.1测量时间相干性的干涉仪123

5.1.2自相关函数对预言干涉图的作用125

5.1.3干涉图与光的功率谱密度的关系127

5.1.4 Fourier变换光谱学130

5.1.5光学相干层析术132

5.1.6相干复用技术137

5.2空间相干性138

5.2.1 Young氏实验139

5.2.2实验的数学描述140

5.2.3若干几何因素的考虑143

5.2.4准单色条件下的干涉145

5.2.5交叉谱密度和谱相干度147

5.2.6相干性的各种度量的小结149

5.2.7针孔有限大小的效应150

5.3空间相干性与时间相干性的可分离性151

5.4互相干的传播153

5.4.1基于Huygens-Fresnel原理的解153

5.4.2支配互相干性传播的波动方程155

5.4.3交叉谱密度的传播157

5.5互相干函数的特殊形式157

5.5.1相干光场158

5.5.2非相干光场160

5.5.3 Schell模型光场161

5.5.4准均匀光场161

5.5.5互强度函数的相干模式展开162

5.6部分相干光被一个透射结构衍射162

5.6.1薄透射结构对互强度的作用163

5.6.2观察到的强度图样的计算163

5.6.3讨论165

5.6.4一个实例166

5.7 Van Cittert-Zernike定理167

5.7.1定理的数学推导168

5.7.2讨论169

5.7.3一个实例170

5.8广义Van Cittert-Zernike定理173

5.9统计平均相干性175

习题177

第六章 涉及高阶相干性的一些问题183

6.1热光或膺热光的积分强度的统计性质184

6.1.1积分强度的均值与方差184

6.1.2积分光强概率密度函数的近似形式187

6.1.3积分光强概率密度函数的“精确”解191

6.2有限测量时间下互强度的统计特性195

6.2.1 J12 （T）的实部和虚部的矩196

6.3强度干涉仪的经典分析200

6.3.1振幅干涉度量学和强度干涉度量学201

6.3.2强度干涉仪的理想输出202

6.3.3干涉仪输出中的“经典”噪声或“自”噪声205

习题208

第七章 部分相干性对成像系统的影响210

7.1预备知识210

7.1.1部分相干光通过薄透射结构210

7.1.2 Hopkins公式212

7.1.3焦平面到焦平面之间相干性的关系214

7.1.4一般光学成像系统214

7.2像强度的空间域计算216

7.2.1计算照射到物体上互强度的一种方法217

7.2.2 Zernike近似217

7.2.3临界照明和科勒照明219

7.3像强度谱的频率域计算220

7.3.1在频率域中互强度的关系220

7.3.2传递交叉系数222

7.4非相干极限和相干极限224

7.4.1非相干情况225

7.4.2相干情况226

7.4.3光学成像系统何时是完全相干的或者是完全非相干的？227

7.5若干实例229

7.5.1两个相距很近的点的像229

7.5.2振幅阶跃的像232

7.5.3π弧度相位阶跃的像233

7.5.4正弦振幅物体的像233

7.6在干涉度量过程中像的形成236

7.6.1成像系统作为一个干涉仪236

7.6.2非相干物体的情况238

7.6.3用干涉仪收集像的信息240

7.6.4 Michelson测星干涉仪242

7.6.5相位信息的重要性243

7.6.6一维情况下的相位信息恢复245

7.6.7二维情况下的相位信息恢复——迭代相位恢复247

7.7相干成像中的散斑效应249

7.7.1散斑的起源和一阶统计250

7.7.2统计平均Van Cittert-Zernike定理251

7.7.3图像散斑的功率谱密度253

7.7.4散斑的抑制255

习题258

第八章 通过随机非均匀介质时的成像261

8.1薄随机屏对像质的影响262

8.1.1假设和简化262

8.1.2平均光学传递函数263

8.1.3平均点扩展函数265

8.2随机相位屏265

8.2.1一般表述266

8.2.2 Gauss随机相位屏266

8.2.3相位方差很大时平均OTF和平均PSF的极限形式270

8.3当作厚相位屏的地球大气272

8.3.1定义和符号273

8.3.2大气模型275

8.4电磁波通过非均匀大气的传播278

8.4.1非均匀介质中的波动方程278

8.4.2 Born近似280

8.4.3 Rytov近似281

8.4.4强度统计283

8.5长曝光OTF285

8.5.1用波结构函数表示长曝光OTF286

8.5.2波结构函数的近场计算289

8.5.3折射率结构常数C2n的平滑变化效应294

8.5.4大气相干直径r0296

8.5.5球面波的结构函数298

8.5.6推广到更长的传播路程——对数振幅和相位滤波函数298

8.6短曝光OTF304

8.6.1长曝光和短曝光的比较304

8.6.2平均短曝光OTF的计算305

8.7星体散斑干涉计量术309

8.7.1方法的原理310

8.7.2对方法的一个启发性分析312

8.7.3模拟314

8.7.4更完全的分析316

8.8交叉谱或Knox-Thompson技术317

8.8.1交叉谱传递函数317

8.8.2对｜△→v｜的制约318

8.8.3模拟319

8.8.4从交叉谱复原物谱相位信息320

8.9双谱技术321

8.9.1双谱传递函数322

8.9.2从双谱中复原全部物的信息323

8.10自适应光学324

8.11理论结果的普遍性327

8.12激光照明的物通过有湍流的大气成像328

习题330

第九章 光的光电探测的基本限制335

9.1光电探测的半经典模型335

9.2经典光强的随机涨落的效应337

9.2.1十分稳定的单模激光器的光电计数统计338

9.2.2偏振热光的光电计数统计339

9.2.3偏振效应342

9.2.4空间相干性不完全的效应344

9.3简并参量345

9.3.1光电计数的涨落346

9.3.2黑体辐射的简并参量348

9.3.3读出噪声351

9.4振幅干涉仪在低光功率下的噪声限制353

9.4.1测量系统及待测的量354

9.4.2计数矢量的统计性质355

9.4.3离散Fourier变换作为估值工具356

9.4.4可见度和相位估值的精度358

9.4.5振幅干涉仪举例361

9.5强度干涉仪在低光功率下的噪声限制361

9.5.1强度干涉仪的计数方式362

9.5.2计数涨落乘积的期望值及其与条纹可见度的关系362

9.5.3和可见度估值关联的信噪比364

9.5.4强度干涉仪举例366

9.6星体散斑干涉计量术中的噪声限制368

9.6.1探测过程的连续模型368

9.6.2探测到的像的谱密度370

9.6.3像的谱密度估值的涨落372

9.6.4星体散斑干涉计量术的信噪比374

9.6.5结果的讨论375

习题376

附录A Fourier变换380

A.1 Fourier变换的定义380

A.2 Fourier变换的基本性质381

A.3 Fourier变换表383

附录B随机相矢量和385

附录C大气滤波函数389

附录D星体散斑干涉仪分析393

附录E探测出的散斑像的谱的四阶矩396

参考文献399

汉英对照索引411

译后记428