Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гудмен Дж. -> "Статистическая оптика" -> 5

Статистическая оптика - Гудмен Дж.

Гудмен Дж. Статистическая оптика — М.: Мир, 1988. — 528 c.
ISBN 5-03-001162-5
Скачать (прямая ссылка): statisticheskayaoptika1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 60 >> Следующая


Наша измерительная система воздействует не на само состояние природы, а на оптическое представление этого состояния (например, на испущенный, прошедший или отраженный свет). Представление состояния природы посредством оптической волны имеет само по себе статистические черты, в первую очередь из-за статистических или случайных свойств всех реальных световых волн. В силу принципа статистического характера взаимодействия света с веществом все оптические источники дают излучение, свойства которого тоже носят статистический характер. В одном предельном случае мы имеем хаотиче- Введение

14

ское, неупорядоченное, испускание света тепловым источником, таким, как лампа накаливания, в другом — сравнительно упорядоченное испускание света газовым лазером непрерывного действия (ЛНД). Такой свет близок к распространяющемуся в определенном направлении монохроматическому излучению. Тем не менее излучение любого реального лазера обнаруживает статистические свойства, в частности случайные флуктуации амплитуды и фазы. Статистические флуктуации света имеют важное значение во многих оптических экспериментах и действительно играют центральную роль при определении характера изображения, создаваемого системой, показанной на рис. 1.1.

После своего взаимодействия с рассматриваемым состоянием природы излучение распространяется через промежуточную среду, пока не достигнет нашего измерительного прибора. Параметры среды могут быть либо хорошо известны, либо совсем неизвестны. Если такой средой является совершенный вакуум, то она не вносит никаких дополнительных статистических элементов в рассматриваемую задачу. Но, если средой является атмосфера Земли, а длина оптического пути составляет хотя бы несколько метров, случайные флуктуации показателя преломления атмосферы могут привести к существенному искажению волн и серьезному ухудшению изображения, создаваемого системой. Чтобы количественно оценить степень такого ухудшения, требуются статистические методы.

Далее свет попадает в наше измерительное устройство, которое производит над ним ряд необходимых операций перед его регистрацией. Например, световой пучок может пройти через интерферометр, как в случае фурье-спектроскопии, или через систему линз, как при аэрофотосъемке. Спрашивается, насколько хорошо известны «истинные» параметры нашего измерительного прибора? Любая неполнота знаний об этих параметрах должна быть учтена в нашей статистической модели измерительного процесса. Это могут быть, например, неизвестные ошибки в деформации волнового фронта, вносимые при прохождении системы лииз. Такие ошибки могут быть обычно смоделированы статистически и учтены при расчете системы.

Наконец, излучение достигает фотоприемника, где снова свет взаимодействует с веществом. Случайные флуктуации регистрируемого сигнала легко наблюдаются, особенно при низких световых уровнях; они могут быть обусловлены разными причинами, в том числе дискретным характером взаимодействия света с веществом и наличием внутреннего электронного шума фотоприемника (теплового шума). Результат измерения лишь статистически связан с изображением, попадающим на фотоприемник. 16

Глава 1

Таким образом, чтобы полностью определить работу системы на всех ступенях рассматриваемой оптической задачи, включая испускание света, его передачу, формирование изображения и регистрацию, необходимо использование статистических методов. Цель, которую мы преследуем в этой книге, состоит в том, чтобы познакомить читателя с основами статистических методов анализа и продемонстрировать их применение в различных областях оптики.

§ 3. Общий план книги

За введением следует восемь глав. Для тех научных работников и инженеров, работающих в области оптики, которые пожелали бы повысить свою компетентность в статистических методах, в гл. 2 представлен обзор теории вероятностей, а гл. 3 содержит обзор теории случайных процессов, используемых в качестве моделей для статистических явлений, описываемых в последующих главах. Читатель, уже знакомый с этими вопросами, может сразу перейти к гл. 4, рассматривая предыдущий материал в качестве справочного.

Обсуждение оптических проблем начинается в гл. 4, в которой излагаются статистические свойства «первого порядка» (т.е. статистические свойства в отдельной точке пространства и времени) для нескольких видов световых волн, включая генерируемые тепловыми источниками и лазерами. Кроме того, сюда включено введение в формализм, с помощью которого описываются поляризационные свойства оптической волны.

В гл. 5 вводятся понятия временной и пространственной когерентности (которые являются статистическими свойствами световых волн «второго порядка») и затем рассматривается процесс распространения когерентности при различных условиях. В гл. 6 эта теория обобщается на случай когерентности четвертого порядка и демонстрируется необходимость введения функций когерентности четвертого порядка при рассмотрении разнообразных оптических задач, в частности при классическом анализе интерферометра интенсивностей.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 60 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed