Fourier-Optik und Holographie:
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| Veröffentlicht: |
Wien [u.a.]
Springer
1973
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| adam_text | E. MENZEL W. MIRANDE I. WEINGAERTNER TECHNISCHE UNIVERSITAET BRAUNSCHWEIG
FOURIER-OPTIK UND HOLOGRAPHIE SPRINGER-VERLAG WIEN NEW YORK
INHALTSVERZEICHNIS 1. INTERFERENZ UND KOHAERENZ (MENZEL) 1 1.1. DIE EBENE
LICHTWELLE 1 1.2. INTERFERENZEN MIT DOPPELSPALT 3 1.2-A.
INTENSITAETSVERTEILUNG UND KONTRAST 3 1.2-B. MESSUNGEN AN DUENNEN
SCHICHTEN 6 1.3. DOPPELSPALT MIT AUSGEDEHNTER LICHTQUELLE 7 1.3-A. ZWEI
QUELLEN VERSCHWINDENDER AUSDEHNUNG, DIE KOHAERENZBEDINGUNG . . 7 1.3-B.
QUELLE MIT ENDLICHER AUSDEHNUNG, DIE SPATIALE KOHAERENZFUNKTION . . . 8
1.3-0. DAS MICHELSONSCHE STERNINTERFEROMETER 11 1.4. EINIGE ALLGEMEINE
BEZIEHUNGEN DER FOURIER-OPTIK 12 1.4-A. DIE DIRAC-FUNKTION 12 1.4-B.
FOURIER-TRANSFORMATION UND KOORDINATEN-TRANSFORMATION 16 1.4-0.
KOHAERENZFUNKTION BEI INKOHAERENTER BELEUCHTUNG 16 1.5.
NICHT-MONOCHROMATISCHE ZWEISTRAHLINTERFERENZEN 17 1.5-A. DIE
CHROMATISCHE KOHAERENZFUNKTION 17 1.5-B. FOURIER-SPEKTROSKOPIE 20 2.
BEUGUNG (MENZEL) 22 2.1. ALLGEMEINES 22 2.1-A. SKIZZE EINER ALLGEMEINEN
THEORIE 22 2.1-B. DAS KIRCHHOFF-INTEGRAL 22 2.2. FRESNEL- UND
FRAUNHOFER-BEUGUNG 24 2.2-A. VEREINFACHUNGEN DES KIROHHOFF-INTEGRALS 24
2.2-B. DIE FRESNELSCHE NAEHERUNG 26 2.2-C. DIE FRAUNHOFERSCHE NAEHERUNG 28
2.2-D. EINDIMENSIONALE OBJEKTE 31 2.3. FRAUNHOFER-BEUGUNG AN
AUSGEWAEHLTEN EINDIMENSIONALEN OBJEKTEN 31 2.3-A. FOURIER-DARSTELLUNG VON
GITTERN 31 2.3-B. FOURIER-SPEKTRUM ALLGEMEINER ABSORPTIONSOBJEKTE 33
2.3-C. HARMONISCHE ELEMENTARGITTER 34 2.3-D. ABSORPTIONS- UND
PHASENOBJEKTE . 35 2.3-E. HARMONISCHE GITTER MIT GROSSER MODULATION 36
2.3-F. DER DIRAC-KAMM 37 2.3-G. ECHELETTE-GITTER 39 2.3-H. BEUGUNG AM
SPALT 40 2.4. FRAUNHOFER-BEUGUNG AN AUSGEWAEHLTEN ZWEIDIMENSIONALEN
OBJEKTEN 40 2.4-A. ALLGEMEINES 40 2.4-B. SEPARIERBARE OBJEKTE 41 2.4-C.
KREISBLENDE 41 2.5. ABBILDUNG EINES PUNKTS ALS FRESNEL-BEUGUNG AN
BESONDEREN OBJEKTEN . . . . 43 2.5-A. DIE LINSE 43 2.5-B. DIE
FRESNELSCHE ZONENPLATTE 44 VIII INHALTSVERZEICHNIS 2.6. BEUGUNG AN
DREIDIMENSIONALEN OBJEKTEN 46 2.6-A. FRAUNHOFER-BEUGUNG IN ERSTER
BORNSEHER NAEHERUNG 46 2.6-B. ENTWICKLUNG NACH EBENEN WELLEN, BEUGUNG IM
NAHFELD 49 2.6-C. DICKE UND DUENNE OBJEKTE 52 2.7. INTENSITAET IM
FRAUNHOFERSCHEN BEUGUNGSBILD BEI KOHAERENTER BELEUCHTUNG; DAS
AUTOKORRELATIONSINTEGRAL 53 2.8. FRAUNHOFER-BEUGUNG BEI AUSGEDEHNTER,
INKOHAERENTER LICHTQUELLE; DIE FALTUNG 55 2.8-A. ALLGEMEINES 55 2.8-B.
FALTUNG MIT DIRAC-FUNKTIONEN 56 2.8-C. DIE LINSENBLENDE BEI DER
ABBILDUNG INKOHAERENTER OBJEKTE 56 2.8-D. DER FALTUNGSSATZ 58 2.8-E.
SPALTBREITE BEI SPEKTROMETERN, ENTFALTUNG 58 2.9. ABBILDUNG INKOHAERENTER
OBJEKTE DURCH LINEARE UEBERTRAGUNG VON INTENSITAETEN . 59 2.9-A. DAS
DUFFIEUX-INTEGRAL 59 2.9-B. DAS BEUGUNGSBEGRENZTE KANTENBILD 62 2.9-C.
EIGENSCHAFTEN DER UEBERTRAGUNGSFUNKTION 63 2.9-D. LINEARE KETTEN 64
2.9-E. ISOPLANATISCHE BEREICHE 65 2.10. FOURIER-TRANSFORMATION VON
ZUSAMMENGESETZTEN FUNKTIONEN 66 2.10-A. DAS MOIRE 66 2.10-B. GITTER MIT
ENDLICHER STRICHZAHL 67 2.10-C. APODISATION 68 2.10-D. APODISATION BEI
DER FOURIER-SPEKTROSKOPIE 69 2.10-E. DAS SAMPLING-THEOREM 69 2.10-F.
STRUKTURAMPLITUDE VON BEUGUNGSGITTERN 71 2.10-G. BEWEGUNGSUNSCHAERFE BEI
DER INKOHAERENTEN ABBILDUNG 71 3. ABBILDUNG BEI KOHAERENTER BELEUCHTUNG
(MENZEL) 73 3.1. ALLGEMEINES 73 3.2. DIE LICHTERREGUNG IN DER PUPILLE 73
3.3. BILDAMPLITUDE DURCH INTEGRATION UEBER DIE PUPILLE 75 3.4.
INTENSITAETSBILDER VON OBJEKTEN MIT KLEINER MODULATION 77 3.5. EINIGE
SPEZIELLE PUPILLENFUNKTIONEN 79 3.5-A. BEUGUNGSGRENZE DER AUFLOESUNG 79
3.5-B. ABSORPTIONSOBJEKTE IM SYMMETRISCHEN HELLFELD 80 3.5-C.
PHASENOBJEKTE IM SYMMETRISCHEN HELLFELD 82 3.5-D.
EINSEITENBAND-UEBERTRAGUNG 84 3.5-E. EXTRAFOKALE ABBILDUNG VON
PHASENOBJEKTEN 84 3.5-F. EXTRAFOKALE ABBILDUNG EINER KANTE 85 3.5-G.
PHASENKONTRAST NACH ZERNIKE 87 3.6. WELLENFLAECHEN MIT ABERRATIONEN 88
3.6-A. ALLGEMEINES 88 3.6-B. ABERRATIONEN VON FRESNELSCHEN ZONENPLATTEN
91 3.7. DIE PHASE VON LICHTERREGUNGEN, INTERFERENZEN 95 3.7-A.
ALLGEMEINES 95 3.7-B. INTERFERENZKONTRAST 96 3.7-C. INTERFERENZSTREIFEN
97 3.7-D. DIFFERENTIALINTERFERENZEN 98 3.8. ALLGEMEINE
AMPLITUDENUEBERTRAGUNG DURCH LINSEN (WEINGAERTNER) 99 4. FELDER VON
ZWEISTRAHLINTERFERENZEN (MENZEL) 106 4.1. PUNKTQUELLE 106 4.2.
AUSGEDEHNTE LICHTQUELLE. ORT DER INTERFERENZEN 108 INHALTSVERZEICHNIS IX
5. RAEUMLICHE FILTERUNG (MENZEL) 111 5.1. UEBERSIEHT 111 5.2. KOMPENSATION
VON ABERRATIONEN 112 5.2-A. FILTERUNG BEI INKOHAERENTER ABBILDUNG IN
ECHTZEIT 112 5.2-B. FILTERUNG BEI KOHAERENTER ABBILDUNG IN ECHTZEIT 113
5.2-C. NACHTRAEGLICHE FILTERUNG PHOTOGRAPHISCHER AUFNAHMEN 115 5.2-D.
NACHTRAEGLICHE AMPLITUDENFILTERUNG 117 5.2-E. UMSETZEN EINER
INTENSITAETSVERTEILUNG IN EINE KOHAERENTE AMPLITUDENVER- TEILUNG 117 5.3.
WEITERE UMFORMUNGEN DURCH KOHAERENTE FILTERUNG 118 5.3-A.
PHASENKONTRASTVERFAHREN 118 5.3-B. OPTISCHES DIFFERENZIEREN 118 5.3-C.
ELIMINIERUNG VON OBJEKTFREQUENZEN AUS DEM BILD 119 5.3-D. WILLKUERLICHER
ERSATZ DES OBJEKTS 119 5.4. BILDVERVIELFACHUNG INKOHAERENTER OBJEKTE
DURCH GITTERBEUGUNG 120 5.5. ZEICHENERKENNUNG 120 5.5-A. ALLGEMEINES 120
5.5-B. DAS INVERSE FILTER 121 5.5-C. DAS KORRELATIONSFILTER 121 5.5-D.
KORRELATION VON GRADIENTEN 122 5.5-E. KORRELATIONSFILTERUNG MIT
INKOHAERENTER BELEUCHTUNG 123 6. KOHAERENZFUNKTIONEN FUER SPATIALE UND
CHROMATISCHE TEILKOHAERENZ (WEINGAERTNER) 124 6.1. ALLGEMEINES 124 6.2.
SPATIALE TEILKOHAERENZ 125 6.2-A. DIE KOHAERENZFUNKTION 125 6.2-B. DIE
ABBILDUNG MIT KOHAERENZFUNKTIONEN 126 6.2-C. DIE
KOHAERENZUEBERTRAGUNGSFUNKTION 128 6.2-D. KONTRASTUEBERTRAGUNGSFUNKTION UND
PHASENKONTRASTFUNKTION BEI KLEINER OBJEKTAUSSTEUERUNG 129 6.3. SPATIALE
UND CHROMATISCHE TEILKOHAERENZ 132 6.3-A. DIE KOHAERENZFUNKTION 132 6.3-B.
DIE ABBILDUNG MIT KOHAERENZFUNKTIONEN 134 6.3-C. DIE
KOHAERENZUEBERTRAGUNGSFUNKTION 136 6.4. REALISIERBARKEIT VON SPATIAL
INKOHAERENTER BELEUCHTUNG 138 7. GRUNDZUEGE UND ANWENDUNGEN DER
HOLOGRAPHIE (MENZEL) 140 7.1. VORGESCHICHTE 140 7.2. HOLOGRAPHIE VON
PUNKTFOERMIGEN OBJEKTEN 141 7.2-A. FOURIER-HOLOGRAPHIE 141 7.2-B.
QUASI-FOURIER-HOLOGRAPHIE 146 7.2-C. FRESNEL-HOLOGRAPHIE 148 7.3.
PRAKTISCHE HOLOGRAPHIE 152 7.3-A. REKONSTRUIERTE WELLENFRONTEN 152
7.3-B. DAS INTERMODULATIONSBILD 153 7.3-C. IN-LINE-HOLOGRAPHIE 153
7.3-D. OFF-AXIS-HOLOGRAPHIE 153 7.3-E. EIGENSCHAFTEN DER HOLOGRAMMPLATTE
UND NUTZBARER OBJEKTRAUM . . . . 156 7.3-F. GRANULATION 157 7.3-G.
DREIDIMENSIONALE SPEICHERMEDIEN 160 X INHALTSVERZEICHNIS 7.4.
HOLOGRAPHIE VON OBJEKTEN MIT WOHL DEFINIERTER AMPLITUDE 161 7.4-A.
ABGRENZUNG 161 7.4-B. FRESNEL-HOLOGRAPHIE 162 7.4-C.
FRESNEL-IN-LINE-HOLOGRAPHIE 166 7.4-D. FONRIER-HOLOGRAPHIE 166 7.4-E.
QUASI-POURIER-HOLOGRAPHIE 168 7.4-F. BILDEBENEN-HOLOGRAPHIE 171 7.5.
HOLOGRAPHIE MIT KOHAERENTEN, NICHT HOMOZENTRISCHEN BELEUCHTUNGSWELLEN . .
. 176 7.5-A. ALLGEMEINES 176 7.5-B. FOURIER-HOLOGRAPHIE 176 7.5-C.
BILDEBENEN-HOLOGRAPHIE 178 7.5-D. ALLGEMEINER FALL 179 7.5-E.
KOMPENSATION VON INHOMOGENITAETEN DER OBJEKTBELEUCHTUNG 180 7.6.
FILTERUNG BEI DER HOLOGRAPHIE 181 7.6-A. ALLGEMEINES 181 7.6-B. ORTE FUER
FOURIER-FILTER 182 7.6-E. NICHT-ISOPLANATISCHE EINGRIFFE 182 7.6-D.
HOLOGRAPHISCHE HERSTELLUNG VON VANDER-LUGT-FILTERN 183 7.7.
HOLOGRAPHISCHE INTERFEROMETRIE 185 7.7-A. ALLGEMEINES 185 7.7-B.
KONVENTIONELLE INTERFEROMETRIE MIT HOLOGRAMMEN 186 7.7-C. DAS
HOLOGRAPHISCHE PROBEGLAS 189 7.7-D. SUBTRAKTION VON AMPLITUDEN 190
7.7-E. ELIMINIERUNG VON UEBERLAGERNDEN PHASENSTRUKTUREN 191 7.7-F.
KONTUREN VON RAUHEN OBJEKTEN 195 7.7-G. VIELSTRAHL-INTERFERENZEN 198
7.7-H. VERRUECKUNG UND DEFORMATION VON OBJEKTEN MIT RAUHER OBERFLAECHE . .
. 199 7.7-I. BEWEGTE UND SCHWINGENDE OBERFLAECHEN 202 7.7-I-L. ZWEI
OBJEKTPOSITIONEN 203 7.7-I-2. STETIG SICH AENDERNDE OBJEKTPOSITIONEN,
GEMITTELTE LICHTAMPLI- TUDEN 204 7.7-I-3. STETIG SICH AENDERNDE
OBJEKTPOSITIONEN, GEMITTELTE LICHTINTENSITAET IN ECHTZEIT 205 7.8.
MULTIPLEX-HOLOGRAPHIE 207 7.8-A. ALLGEMEINES 207 7.8-B. EINZELHOLOGRAMME
NEBENEINANDER 208 7.8-C. EINZELHOLOGRAMME UEBEREINANDER (DUENNE
PHOTOGRAPHISCHE SCHICHTEN) . . 209 7.8-D. EINZELHOLOGRAMME UEBEREINANDER
(DICKE PHOTOGRAPHISCHE SCHICHTEN) . .211 7.8-E. SYNTHESE VON HOLOGRAMMEN
AUS MEHREREN ZWEIDIMENSIONALEN AUFNAHMEN 214 7.9. HOLOGRAMMAUFNAHME UND
REKONSTRUKTION MIT VERSCHIEDENEN MEDIEN . . . . 215 7.9-A. ALLGEMEINES
215 7.9-B. AKUSTISCHE HOLOGRAPHIE 215 7.9-C. MIKROWELLEN 217 7.9-D.
ELEKTRONEN- UND ROENTGENSTRAHLEN 217 7.9-E. COMPUTER-HOLOGRAPHIE 217 8.
AUFNAHMEMEDIEN FUER HOLOGRAMME (MIRANDE) 219 8.1. DIE PHOTOGRAPHISCHE
EMULSION 219 8.1-A. DIE SCHWAERZUNGSKURVE 219 8.1-B. DIE
AMPLITUDENTRANSPARENZ-KENNLINIE 222 8.2. DER BEUGUNGSWIRKUNGSGRAD VON
AMPLITUDENHOLOGRAMMEN 224 8.2-A. EINFACHE BELICHTUNG 224 8.2-B.
ZUSAETZLICHE INKOHAERENT UEBERLAGERTE BELICHTUNGEN 228 8.2-B-L. ZUSAETZLICHE
BELICHTUNG MIT HOMOGENER INTENSITAETSVERTEILUNG . . 228 8.2-B-2.
MEHRFACHBELICHTUNG MIT VERSCHIEDENEN INTERFERENZMUSTERN . . 229
INHALTSVERZEICHNIS XI 8.3. DIE MODULATIONSUEBERTRAGUNGSFUNKTION DER
PHOTOSCHICHT 231 8.3-A. ALLGEMEINES 231 8.3-B. DIE MESSUNG DER
MODULATIONSUEBERTRAGUNGSFUNKTION 233 8.4. MCHTLINEARITAET DES
PHOTOGRAPHISCHEN PROZESSES 234 8.4-A. PUNKTOBJEKT 234 8.4-B. ALLGEMEINE
OBJEKTE 238 8.5. *DUENNE DIELEKTRISCHE HOLOGRAMME 246 8.5-A. ALLGEMEINES
246 8.5-B. DER BEUGUNGSWIRKUNGSGRAD 248 8.6. VOLUMENHOLOGRAMME 249
8.6-A. ALLGEMEINES 249 8.6-B. DER BEUGUNGSWIRKUNGSGRAD 250 8.7.
SPEZIELLE AUFNAHMEMEDIEN UND VERFAHREN 252 8.7-A. ALLGEMEINES 252 8.7-B.
SILBERHALOGENIDHALTIGE PHOTOSCHICHTEN 253 8.7-E. BICHROMAT-GELATINE 255
8.7-D. PHOTOLACKE UND PHOTOPOLYMERE 256 8.7-E. THERMOPLASTE 256 8.7-F.
PHOTOCHROMES GLAS 257 8.7-G. FERROELEKTRISCHE KRISTALLE 258 8.7-H.
SYNTHETISCHE HOLOGRAMME 258 8.8. NICHTLINEARITAETEN BEI DER AUFNAHME VON
DUENNEN DIELEKTRISCHEN HOLOGRAMMEN . 260 9. EINFLUSS DER
UEBERTRAG UNG SFUNKTION DER PHOTOSCHICHT AU! DIE HOLOGRAPHIE
(WEINGAERTNER) 262 9.1. ALLGEMEINES 262 9.2. POURIER- UND
QUASI-FOURIER-HOLOGRAPHIE 264 9.3. BILDEBENEN-HOLOGRAPHIE 266 9.4.
PRESNEL-HOLOGRAPHIE 267 10. TEILKOHAERENTE HOLOGRAPHIE (WEINGAERTNER) 272
10.1. ALLGEMEINES 272 10.2. VERWASCHUNGSFUNKTION UND
UEBERTRAGUNGSFUNKTION FUER AMPLITUDEN 273 10.3. HOLOGRAMMAUFNAHME BEI
SPATIALER TEILKOHAERENZ 276 10.3-A. GRUNDGLEICHUNGEN 276 10.3-B.
PRESNEL-HOLOGRAPHIE 276 10.3-C. POURIER- UND QUASI-FOURIER-HOLOGRAPHIE
281 10.3-D. BILDEBENEN-HOLOGRAPHIE 285 10.3-D-L. REKONSTRUKTION 285
10.3-D-2. HOLOGRAMMAUFNAHME UND ALLGEMEINE BEZIEHUNGEN . . . . 286
10.3-D-3. IDEALE ABBILDUNGSSYSTEME 289 10.3-D-4. KOMPENSATION VON
ABBILDUNGSFEHLERN BEI KOHAERENTER BELEUCH- TUNG 289 10.3-D-5.
KOMPENSATION VON ABERRATIONEN BEI TEILKOHAERENZ . . . . 290 10.3-D-6.
FEHLERFREIE BEUGUNGSBEGRENZTE ABBILDUNG 290 10.4. HOLOGRAMMAUFNAHME BEI
CHROMATISCHER TEILKOHAERENZ 291 10.4-A. GRUNDGLEICHUNGEN 291 10.4-B.
PRESNEL-HOLOGRAPHIE 292 10.4-C. FOURIER- UND QUASI-FOURIER-HOLOGRAPHIE
296 10.4-D. BILDEBENEN-HOLOGRAPHIE 297 XII INHALTSVERZEICHNIS 10.5.
HOLOGRAMMAUFNAHME BEI SPATIALER UND CHROMATISCHER TEILKOHAERENZ 300
10.5-A. GABOR-IN-LINE-FRESNEL-HOLOGRAPHIE 300 10.5-B. UEBERSICHT UEBER
VERSCHIEDENE TYPEN DER HOLOGRAPHIE 302 10.6. DIFFUS STREUENDE OBJEKTE
307 10.7. REKONSTRUKTION BEI TEILKOHAERENZ 310 10.7-A. ALLGEMEINES 310
10.7-B. SPATIALE TEILKOHAERENZ 311 10.7-C. CHROMATISCHE TEILKOHAERENZ 313
10.8. SPATIAL INKOHAERENTE HOLOGRAPHIE 315 10.9. VERSCHIEDENE ANWENDUNGEN
318 10.9-A. ELEKTRONEN-HOLOGRAPHIE 318 10.9-B. ROENTGEN-HOLOGRAPHIE 323
10.10. HOLOGRAPHISCHE MESSUNG VON KOHAERENZFUNKTIONEN 324 10.10-A.
HOLOGRAPHISCHE FOURIER-SPEKTROSKOPIE 324 10.10-B. HOLOGRAPHISCHE MESSUNG
SPATIALER TEILKOHAERENZ 327 10.10-B-L. HOMOGENE KOHAERENZFUNKTIONEN 327
10.10-B-2. INHOMOGENE KOHAERENZFUNKTIONEN 329 11. ANHANG: FORMELN NND
SAETZE ZUR FOURIER-OPTIK 335 11.1. DISTRIBUTIONEN 335 11.2. DIE
FOURIER-TRANSFORMIERTE EINER REELLEN FUNKTION 336 11.3. FOURIER-REIHEN
338 11.4. FOURIER-TRANSFORMATIONEN SPEZIELLER FUNKTIONEN 339 11.5. SAETZE
.. ... 340 LITERATUR UND AUTORENVERZEICHNIS 342 SACHVERZEICHNIS 355
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