ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие к русскому изданию из "Введение в статистическую оптику " После некоторого затишья в развитии теории структуры изображения, даваемого оптическими системами, ПОД давлением нужд практики внимание многих ученых ВНОВЬ обратилось к этому вопросу. Исследования в этом направлении дают возможность глубже понять процесс формирования дифракционного изображения и в результате оценить предельные возможности оптики и указать пути дальнейшего усовершенствования оптических приборов. Но оптические приборы работают всегда в сочетании с теми или другими приемниками (глаз, светочувствительный слой фотопластинки, фотоэлемента, катода электрооптического преобразователя и т. д.). В связи с этим представляет большой интерес вопрос о взаимодействии света с приемником и выбор критерия качества изображения, пригодного для характеристики как оптической системы, так и приемника. Желательно, чтобы качество изображения на приемнике всегда можно было оценить, зная в отдельности качество изображения, создаваемого оптической системой, и характеристику приемника. Таким критерием долгое время служило понятие разрешающей способности, но практика показала, что этот критерий не удовлетворяет нуждам практики. Его пришлось значительно усовершенствовать, что оказалось возможным благодаря, с одной стороны, некоторым успехам прикладной математики, а с другой, выбору определенного типа тест-объектов (в виде мир с периодической структурой). [c.5] Сравнительно недавно появившаяся книга Герцбер-гера [1] относится еще к первой группе перечисленных выше исследований. В ней рассмотрена главным образом структура оптического изображения с точки зрения геометрической оптики (теория эйконалов и аберраций всех порядков). [c.6] Вопрос о структуре изображения с точки зрения физической оптики (дифракционное изображение), а также развитие теории разрешающей способности в направлении использования таких новых понятий, как частотноконтрастная характеристика, подробно и с большой ясностью освещены в книге Марешаля и Фран-сона [2]. [c.6] Этим же вопросам, но с большим уклоном в сторону изучения свойств приемников, а именно с учетом шумов (зернистость приемника, рассеяние в слоях последнего и т. д.), посвящена книга Линфута [3], а также сборник [4]. [c.6] Поскольку структура оптического изображения связана со свойствами источника света, в частности с его когерентностью, оказалось необходимым изучить более подробно вопросы когерентности, что сделано отчасти в вышеупомянутой книге Марешаля и Франсона, а более полно в обзоре Вольфа и Манделя [5]. [c.6] Немалую роль в вопросе структуры изображения играет поляризация света. Этому вопросу посвящена книга Шерклиффа [6]. [c.6] НОСТИ такого подхода сделаны Габором [7], который показал, с какой осторожностью нужно переносить понятия теории информации в область оптики. [c.7] Следует отметить также большие успехи, достигнутые в последнее время в области голографии — техники получения интерференционным путем особого рисунка на фотопластинке, позволяющего простым образом получать изображение пространственных объектов и рассматривать их с различных положений. Этот метод, разработанный сначала Габором, в настоящее время благодаря работам Строука и его учеников, использовавших лазеры в качестве источников света, приближается к практическому решению (см. книгу Строука [8]). [c.7] Вопрос о структуре изображений все больше и больше связывается с вопросом о помехах ( шумах ), играющих особенно важную роль в приемниках, но отчасти и в самой оптической системе, в которой неизбежно рассеяние света на поверхностях и оправах линз, а также на других дефектах материала или обработки линз и зеркал. Ясно, что эти явления имеют статистический характер, так как не могут быть заранее определены. Частично этот вопрос рассмотрен в упомянутой выше книге Линфута [3]. Значительно полнее он исследован в предлагаемой вниманию читателя монографии известного американского ученого О Нейла Введение в статистическую оптику . [c.7] Ценной особенностью книги является наглядное сопоставление действия оптических и электрических элементов цепей при прохождении частотного импульса через систему. При этом результаты применения преобразования Фурье в обоих случаях сопоставляются в таблицах, что придает книге справочный оттенок. В некотором отношении форма изложения материала напоминает книгу Харкевича [9], пользующуюся широкой популярностью среди советских специалистов. [c.8] Особый интерес представляет гл. 7, где автор дает последовательное статистическое рассмотрение процессов регистрации объектов на фотоматериалах с подробным обсуждением различных критериев, применяемых при оценке качества изображения, и статистических моделей, учитываюш,их свойство зернистости приемников. Б гл. 8 и 9 на основе матричной теории рассматриваются свойства когерентного и частично когерентного излучения, а также вопросы частичной поляризации. Следует отметить, что в этих главах на основе единого метода автору удалось просто и наглядно вывести из общих формул предельные случаи, соответствующие строго когерентному и некогерентному освещению. Аналогичные предельные соотношения выведены и для случая поляризации света. Материал этих глав представляет большой научный интерес и выгодно отличается от содержания книг [2] и [61, где эти вопросы изложены в более популярной форме, но зато значительно беднее в познавательном отношении. [c.8] ДЛЯ изложения последующих глав мог бы быть опущен. В ней рассматриваются различные задачи, связанные с решением дифференциальных уравнений второго порядка. Показано, что во многих типичных случаях решение можно найти с помощью функции Грина. По-видимому, автор этими примерами хотел как-то обосновать принцип линейной суперпозиции при рассмотрении в дальнейшем процесса формирования оптического изображения. В связи с этим следует отметить, чтю принцип линейной суперпозиции не нуждается в доказательстве, а возможность его применения следует искать в физике явления. Далее заметим, что гл. 3—5, посвященные вопросам геометрической оптики и дифракционной теории, изложены слишком сжато и имеют ряд недостатков, отмеченных в примечаниях редактора. Стиль изложения несколько небрежен. При переводе встречались неясности в изложении и трудности в расшифровке ряда новых терминов, введенных автором. Поэтому пришлось иногда несколько отходить от текста, чтобы сделать его более понятным. Эти недостатки связаны, по-видимому, с лекционным характером книги. Дополнительная литература, приведенная автором, не может претендовать на полноту, ибо содержит лишь основные источники. [c.9] При переводе мы добавили литературу по данному вопросу, которая была издана главным образом в Советском Союзе за последние годы. [c.9] Книга может быть полезной для студентов старших курсов университетов и оптико-механических факультетов втузов, специализирующихся в вопросах вычислительной и физической оптики, а также для аспирантов и научных работников. [c.9] Оптика — старый и почтенный раздел физики. Поэтому может возникнуть вопрос, для чего нужна данная книга. Дело в том, что оптика недавно прошла через период возрождения и были достигнуты большие успехи в дифракционной теории формирования изображения. Но эти успехи еш,е не нашли своего отражения в учебниках, которыми обычно пользуются студенты последних курсов, будуш,ие специалисты по оптике. Правда, и наша книга, хотя в ней описываются некоторые новейшие достижения оптики, была задумана не как учебник. Тем не менее некоторые главы ее имеют самостоятельное значение, и материал этих глав легко включить в учебный курс. По своему содержанию книга рассчитана на студентов-физиков старших курсов, аспирантов первых лет обучения и радиоинженеров, работаюш,их в промышленности. [c.11] связанные с аберрациями, таким образом, чтобы они были достаточно понятны как аспиранту-физику, так и радиоинженеру. Поэтому в гл. 1 и 2 в общих чертах описана роль функций Грина в математической физике и показаны существенные различия между пространственными и временными фильтрами. В гл. 3 кратко излагаются фундаментальные соотношения параксиальной оптики с использованием компактной и эффективной матричной записи операторов перемещения и преломления. В гл. 4—6 описано влияние различных аберрационных членов на процесс формирования изображения с точки зрения и физической, и геометрической оптики. Содержание перечисленных глав более точно отражалось бы названием Теория связи и формирование оптического изображения . Но в дальнейшем было решено включить в книгу статистическое описание картин, которые часто служат объектами для оптических приборов, и самого светового излучения в скалярной и векторной формах. Строго говоря, книга представляет собой введение в классическую статистическую оптику. Предмет квантовой статистической оптики, находящейся в процессе интенсивной разработки, требует, как мне кажется, совершенно отдельного изложения в более сложной и более современной форме, чем та, которая дается здесь. Но можно думать, что студент будет лучше подготовлен к освоению квантовой оптики, если предварительно овладеет математическими методами более простой классической статистической оптики. [c.12] Мне также хотелось бы особо поблагодарить профессора Массачусетского технологического института Элиаса, в отделе которого в качестве гостя я провел 1960/61 учебный год, подготавливая основную часть рукописи. Я также благодарен д-ру Броверу за разрешение воспользоваться частью его собственных статей, для того чтобы представить геометрическую оптику в сжатой и краткой матричной форме. Кроме того, я хотел бы выразить благодарность одному из моих аспирантов Мэретею (который будет вскоре вести самостоятельную работу в физике) за то, что он прервал свои собственные исследования ради написания гл. 9, без которой, я полагаю, книга не была бы достаточно полной. [c.13] И наконец, хотя каждый учитель в долгу перед всеми своими студентами, мне хотелось бы особенно поблагодарить де Велиса за проверку рукописи и за помош ь в окончательном оформлении книги. [c.13] Вернуться к основной статье