Introducción a la óptica de Fourier de Joseph W. Goodman

La introducción del análisis de Fourier en el campo de la Óptica permitió unainterpretación más sencilla de la teoría de la formación de imágenes ópticas y del procesado óptico de la información, dando lugar a un desarrollo importante de estas áreas, Joseph W. Goodman expone los fundamentos y aplicaciones de la Óptica de Fourier de forma muy didáctica, con multitud de ejemplos y problemas, consiguiendo un texto de referencia para cualquier estudioso del tema. Por este motivo, la UNED publica la traducción al español de su segunda edición.El autor, JOSEPH W. GOODMAN, licenciado en Ingeniería y Física Aplicada por la Universidad de Harvard (1958J, obtuvo los grados de Máster y Doctor en Ingeniería Eléctrica por la Universidad de Stanford en 1960 y 1963, respectivamente. Ha ocupado diferentes cargos académicos, ha tenido numerosas responsabilidades dentro de las instituciones científicas y tecnológicas más importantes en el campo de la Óptica y ha recibido multitud de distinciones y premios. En la actualidad es profesor emérito en la Universidad de Stanford. Los traductores: CARMEN CARRERAS BÉJAR, licenciada en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid Í1975J, realizó su tesis doctoral en el Instituto de Óptica Daza de Valdés del CSIC, obteniendo el título de Doctor por la UCM en 1979. En la actualidad es profesora titular de universidad en la UNED. OCTAVIO CALZADILLA AMAYA, licenciado en Ciencias Físicas por la Universidad de La Habana [1972], se doctoró en 1994 en Ciencia de los Materiales en dicha universidad. En laactualidad es profesor titular de su Facultad de Física. INDICE: Prefacio 1. Introducción 1.1. Óptica, información y comunicación 1.2. El libro 2. Análisis de sistemas y señales bidimensionales 2.1. Análisis de Fourier en dos dimensiones 2.1.1. Definición y condiciones de existencia 2.1.2. La transformada de Fourier considerada como una descomposición 2.1.3. Teoremas relativos a la transformada de Fourier 2.1.4. Funciones de variables separables 2.1.5. Funciones con simetría circular: transformadas de Fourier-Bessel2.1.6. Algunas funciones utilizadas frecuentemente y sus transformadas de Fourier 2.2. Frecuencia espacial local y localización del espacio de frecuencias 2.3. Sistemas lineales 2.3.1. Linealidad e integral de superposición 2.3.2. Sistemas lineales invariantes: funciones de transferencia 2.4. Teoría del muestreo bidimensional 2.4.1. Teorema del muestreo de Whittaker-Shannon 2.4.2. Producto espacio-anchura de banda. Problemas 3. Fundamentos de la teoría escalar dela difracción 3.1. Introducción histórica 3.2. De la teoría vectorial a la escalar 3.3. Preliminares matemáticos 3.3.1. La ecuación de Helmholtz 3.3.2. El teorema de Green 3.3.3. El teorema integral de Helmholtz-Kirchhoff 3.4. Formulación de Kirchhoff para la difracción por una pantalla plana 3.4.1. Aplicacióndel teorema integral 3.4.2. Las condiciones de contorno de Kirchhoff 3.4.3. La fórmula de la difracción de Fresnel-Kirchhoff 3.5. La formulación de la difracción de Rayleigh-Sommerfeld 3.5.1. Elección de funciones de Green alternativas 3.5.2. La fórmula de la difracción de Rayleigh-Sommerfeld 3.6. Comparación entre las teorías de Kirchhoff y de Rayleigh-Sommerfeld 3.7. Discusión más profunda del principio de Huygens-Fresnel 3.8. Generalización a ondas no monocromáticas 3.9. Difracción en los bordes 3.10. El espectro angular de las ondas planas 3.10.1. El espectro angular y su significado físico 3.10.2. Propagación del espectro angular 3.10.3. Efectos de la abertura difractante en el espectro angular 3.10.4. El fenómeno de la propagación como un filtro espacial lineal Problemas 4. Difracción de Fresnel y de Fraunhofer 4.1. Antecedentes 4.1.1. Intensidad de un campo ondulatorio 4.1.2. El principio de Huygens-Fresnel en coordenadas rectangulares 4.2. La aproximación de Fresnel 4.2.1. Fases positivas ynegativas 4.2.2. Exactitud de la aproximación de Fresnel 4.2.3. La aproximación de Fresnel y el espectro angular 4.2.4. Difracción de Fresnel entre superficies esféricas confocales 4.3. La aproximación de Fraunhofer 4.4. Ejemplos de figuras de difracción de Fraunhofer 4.4.1. Abertura rectangular 4.4.2. Abertura circular 4.4.3. Red delgada de amplitud sinusoidal 4.4.4. Red delgada de fase sinusoidal 4.5. Ejemplos de figuras de difracción de Fresnel 4.5.1. Difracción de Fresnel por una abertura cuadrada 4.5.2. Difracción de Fresnel por una red de amplitud sinusoidal — Imágenes de Talbot. Problemas 5. Análisis ondulatorio de los sistemas ópticos coherentes 5.1. La lente delgada como una transformación de fase 5.1.1. La función espesor 5.1.2. La aproximación paraxial 5.1.3. La transformación de fase y su significado físico 5.2. Propiedades de las lentes como transformada de Fourier 5.2.1. Objeto colocado justo delante de la lente 5.2.2. Objeto situado delante de la lente 5.2.3. Objeto colocado detrás de la lente 5.2.4. Ejemplo de una transformada de Fourier óptica 5.3. Formaciónde la imagen con luz monocromática 5.3.1. Respuesta de impulso de una lente convergente 5.3.2. Eliminación de los factores cuadráticos de fase: la ecuaciónde las lentes 5.3.3. Relación entre objeto e imagen 5.4. Análisis de sistemasópticos coherentes complejos 5.4.1. Una notación operacional 5.4.2. Aplicación del método operacional a algunos sistemas ópticos. Problemas 6. Análisis en frecuencias de los sistemas ópticos formadores de imagen 6.1. Tratamiento generalizado de sistemas formadores de imagen 6.1.1. Un modelo generalizado 6.1.2.Efectos de la difracción en la imagen 6.1.3. Iluminación policromática: casoscoherente e incoherente 6.2. Respuesta en frecuencias para la formación coherente de imágenes limitada por difracción 6.2.1. La función de transferencia enamplitud 6.2.2. Ejemplos de funciones de transferencia en amplitud 6.3. Respuesta en frecuencias para la formación incoherente de imágenes limitada por difracción 6.3.1. La función de transferencia óptica 6.3.2. Propiedades generalesde la OTF 6.3.3. La OTF de un sistema libre de aberraciones 6.3.4. Ejemplos de OTF limitadas por difracción 6.4. Las aberraciones y sus efectos en la respuesta en frecuencias 6.4.1. La función pupila generalizada 6.4.2. Efectos de las aberraciones en la función de transferencia en amplitud 6.4.3. Efectos de las aberraciones en la OTF 6.4.4. Ejemplo de una aberración sencilla: un error en el enfoque 6.4.5. Apodización y sus efectos en la respuesta en frecuencias 6.5. Comparación entre la formación coherente e incoherente de imágenes 6.5.1. Espectro de frecuencias de la intensidad de la imagen 6.5.2. Resolución de dospuntos 6.5.3. Otros efectos 6.6. Resolución más allá del límite clásico de ladifracción 6.6.1. Bases matemáticas subyacentes 6.6.2. Explicación intuitiva de la extrapolación de la anchura de banda 6.6.3. Un método de extrapolación basado en el teorema del muestreo 6.6.4. Un método iterativo de extrapolación 6.6.5. Limitaciones prácticas. Problemas 7. Modulación del frente de onda 7.1. Modulación del frente de onda con película fotográfica 7.1.1. Los procesos físicos de exposición, revelado y fijado 7.1.2. Definición de términos 7.1.3. Película en un sistema óptico incoherente 7.1.4. Película en un sistema óptico coherente 7.1.5. Función de transferencia de modulación (MTF) 7.1.6. Blanqueo deemulsiones fotográficas 7.2. Moduladores espaciales de luz 7.2.1. Propiedadesde los cristales líquidos 7.2.2. Moduladores espaciales de luz basados en cristales líquidos 7.2.3. Moduladores espaciales de luz magneto-ópticos 7.2.4. Moduladores espaciales de luz de espejo deformable 7.2.5. Moduladores espacialesde luz de múltiples pozos cuánticos 7.2.6. Moduladores espaciales de luz acusto-ópticos 7.3. Elementos ópticos difractivos 7.3.1. Óptica binaria 7.3.2. Otros tipos de óptica difractiva 7.3.3. Una advertencia. Problemas 8. Procesado óptico analógico de la información 8.1. Antecedentes históricos 8.1.1. Los experimentos de Abbe-Porter 8.1.2. El microscopio de contraste de fase de Zernike 8.1.3. Mejora de fotografías: Maréchal 8.1.4. La aparición del punto de vista de las comunicaciones 8.1.5. Aplicación de la óptica coherente al tratamiento más general de la información 8.2. Sistemas ópticos incoherentes de procesado de la información 8.2.1. Sistemas basados en la Óptica Geométrica 8.2.2. Sistemas que incorporan los efectos de la difracción 8.3. Sistemas ópticos coherentes de procesado de la información 8.3.1. Configuración de sistemas coherentes 8.3.2. Limitaciones en la realización del filtro 8.4. El filtro de Vander Lugt8.4.1. Síntesis de la máscara del plano de frecuencias 8.4.2. Procesado de los datos de entrada 8.4.3. Ventajas del filtro de Vander Lugt 8.5. El correlador de transformadas conjuntas 8.6. Aplicación al reconocimiento de caracteres 8.6.1. El filtro adaptado 8.6.2. Un problema de reconocimiento de caracteres 8.6.3. Síntesis óptica de un dispositivo para el reconocimiento de caracteres 8.6.4. Sensibilidad al tamaño y a la orientación de los caracteres 8.7. Aproximaciones ópticas al reconocimiento de formas invariantes 8.7.1. Correladores de transformada de Mellin 8.7.2. Correlación de armónicos circulares 8.7.3. Funciones con discriminante sintético 8.8. Restauración de la imagen 8.8.1. El filtro inverso 8.8.2. El filtro de Wiener o el filtro de menor error cuadrático medio 8.8.3. Realización del filtro 8.9. Procesado de los datos obtenidos por radar de abertura sintética (SAR) 8.9.1. Formación de la abertura sintética 8.9.2. Recogida de datos y formato de registro 8.9.3. Propiedades focalizadoras dela película 8.9.4. Formación de la imagen bidimensional 8.9.5. El procesador de plano inclinado 8.10. Sistemas de procesado de señales acusto-ópticas 8.10.1. La celda de Bragg como analizador espectral 8.10.2. Correlador integrador espacial 8.10.3. Correlador integrador temporal 8.10.4. Otras configuraciones para el procesado de señales acusto-ópticas 8.11. Procesadores ópticos analógicos discretos 8.11.1. Representación discreta de señales y sistemas 8.11.2. Un multiplicador matricial-vectorial en serie 8.11.3. Un multiplicador incoherente matricial-vectorial en paralelo 8.11.4. Un procesador de producto externo 8.11.5. Otras configuraciones de procesado discreto 8.11.6. Métodos para manipular datos bipolares y complejos Problemas 9. Holografía 9.1. Introducción histórica 9.2. El problema de la reconstrucción del frente de onda 9.2.1. Registro de la amplitud y de la fase 9.2.2. El medio de registro 9.2.3. Reconstrucción del frente de onda original 9.2.4. Linealidad del proceso holográfico 9.2.5. Formación de la imagen por holografía 9.3. El holograma de Gabor 9.3.1. Origen de la onda de referencia 9.3.2. Las imágenes gemelas 9.3.3. Limitaciones del holograma de Gabor 9.4. El holograma de Leith-Upatnieks 9.4.1. Registro del holograma 9.4.2. Obtención de las imágenes reconstruidas 9.4.3. El ángulo de referencia mínimo 9.4.4. Holografía de escenas tridimensionales 9.4.5. Problemas prácticos en holografía 9.5. Posiciones de las imágenes y aumentos 9.5.1. Posiciones de las imágenes 9.5.2. Aumentos axial y transversal 9.5.3. Un ejemplo 9.6. Algunos tipos diferentes de hologramas 9.6.1. Hologramas de Fresnel, de Fraunhofer, de imagen y de Fourier 9.6.2. Hologramas de transmisión y de reflexión 9.6.3. Estereogramas holográficos 9.6.4. Hologramas de arco iris 9.6.5. Hologramas multiplex 9.6.6. Hologramas de estampado 9.7. Hologramas gruesos 9.7.1.Registro de una red holográfica de volumen 9.7.2. Reconstrucción de los frentes de onda a partir de una red de difracción de volumen 9.7.3. Orientaciones de las franjas para configuraciones geométricas de registro más complejas 9.7.4. Redes de difracción de tamaño finito 9.7.5. Eficiencia de difracción. Teoríadel modo acoplado 9.8. Materiales de registro 9.8.1. Emulsiones de halogenuros de plata 9.8.2. Películas de fotopolímeros 9.8.3. Gelatina dicromatada 9.8.4. Materiales fotorrefractivos 9.9. Hologramas generados por ordenador 9.9.1. El problema del muestreo 9.9.2. El problema del cálculo 9.9.3. El problema de la representación 9.10. Degradaciones de las imágenes holográficas 9.10.1. Efectos de la MTF de la película 9.10.2. Efectos de las no linealidades de la película 9.10.3. Efectos del ruido debido al grano de la película 9.10.4. Ruido debido al fenómeno de speckle 9.11. Holografía con luz espacialmente incoherente9.12. Aplicaciones de la holografía 9.12.1. La microscopía y la formación de imágenes de volumen de alta resolución 9.12.2. Interferometría 9.12.3. Formación de la imagen a través de medios distorsionadores 9.12.4. Almacenamiento holográfico de datos 9.12.5. Pesos holográficos para redes neuronales artificiales 9.12.6. Otras aplicaciones. Problemas A. Funciones delta y teoremas de la transformada de Fourier A.1. Funciones delta A. 2. Demostración de los teoremas de la transformada de Fourier B. Introducción a la Óptica Geométrica Paraxial B.1. El dominio de la Óptica Geométrica B.2. Refracción, ley de Snell y aproximación paraxial B.3. Matriz de transferencia de rayos B.4. Planos conjugados, planos focales y planos principales B.5. Pupilas de entrada y de salida C. Polarización y Matrices de Jones C.l. Definición de la matriz de Jones C.2. Ejemplos de transformaciones sencillas de la polarización C.3. Dispositivos de polarización por reflexión Bibliografía Índice de autores y materias.

• ISBN: 978-84-362-5561-4
• Editorial: Universidad Nacional de Educación a Distancia
• Encuadernacion: Rústica
• Páginas: 544
• Fecha Publicación: 01/07/2008
• Nº Volúmenes: 1
• Idioma: Español