0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Zernike Polynomial

المؤلف:  Bezdidko, S. N.

المصدر:  "The Use of Zernike Polynomials in Optics." Sov. J. Opt. Techn. 41

الجزء والصفحة:  ...

7-8-2019

3576

+

-

20

Zernike Polynomial

 

The Zernike polynomials are a set of orthogonal polynomials that arise in the expansion of a wavefront function for optical systems with circular pupils. The odd and even Zernike polynomials are given by

 

(1)

where the radial function R_n^m(rho) is defined for n and m integers with n>=m>=0 by

(2)

Here, phi is the azimuthal angle with 0<=phi<2pi and rho is the radial distance with 0<=rho<=1 (Prata and Rusch 1989). The even and odd polynomials are sometimes also denoted

Z_n^(-m)(rho,phi) =

(3)

Z_n^m(rho,phi) =

(4)

Zernike polynomials are implemented in the Wolfram Language as ZernikeR[nmrho].

Other closed forms for R_n^m(rho) include

(5)

for n-m odd and m!=n, where Gamma(z) is the gamma function and  is a hypergeometric function. This can also be written in terms of the Jacobi polynomial P_n^((alpha,beta))(x) as

(6)

The first few nonzero radial polynomials are

R_0^0(rho) = 1

(7)

R_1^1(rho) = rho

(8)

R_2^0(rho) = 2rho^2-1

(9)

R_2^2(rho) = rho^2

(10)

R_3^1(rho) = 3rho^3-2rho

(11)

R_3^3(rho) = rho^3

(12)

R_4^0(rho) = 6rho^4-6rho^2+1

(13)

R_4^2(rho) = 4rho^4-3rho^2

(14)

R_4^4(rho) = rho^4

(15)

(Born and Wolf 1989, p. 465).

The radial functions satisfy the orthogonality relation

(16)

where delta_(ij) is the Kronecker delta, and are related to the Bessel function of the first kind by

(17)

(Born and Wolf 1989, p. 466). The radial Zernike polynomials have the generating function

(18)

(correcting the typo of Born and Wolf) and are normalized so that

 R_n^m(1)=1

(19)

(Born and Wolf 1989, p. 465).

The Zernike polynomials also satisfy the recurrence relations

(20)

(Prata and Rusch 1989). The coefficients A_n^m and B_n^m in the expansion of an arbitrary radial function F(rho,phi) in terms of Zernike polynomials

 F(rho,phi)=sum_(m=0)^inftysum_(n=m)^infty[A_n^m^oU_n^m(rho,phi)+B_n^m^eU_n^m(rho,phi)]

(21)

are given by

(22)

where

 epsilon_(mn)=<span style={epsilon=1/(sqrt(2)) for m=0, n!=0; 1 otherwise " src="http://mathworld.wolfram.com/images/equations/ZernikePolynomial/NumberedEquation12.gif" style="height:64px; width:200px" />

(23)

Let a "primary" aberration be given by

(24)

with 2l+m+n=4 and where Y^_ is the complex conjugate of Y, and define

(25)

giving

 Phi=1/(epsilon_(nm)^2)A_(lmn)R_n^m(rho)cos(mtheta).

(26)

Then the types of primary aberrations are given in the following table (Born and Wolf 1989, p. 470).

aberration l n m A
spherical aberration 0 4 0 epsilonA_(040)R_4^0(rho)
coma 0 3 1 A_(031)R_3^1(rho)costheta
astigmatism 0 2 2 A_(022)R_2^2(rho)cos(2theta)
field curvature 1 2 0 epsilonA_(120)R_2^0(rho)
distortion 1 1 1 A_(111)R_1^1(rho)costheta

REFERENCES:

Bezdidko, S. N. "The Use of Zernike Polynomials in Optics." Sov. J. Opt. Techn. 41, 425, 1974.

Bhatia, A. B. and Wolf, E. "On the Circle Polynomials of Zernike and Related Orthogonal Sets." Proc. Cambridge Phil. Soc. 50, 40, 1954.

Born, M. and Wolf, E. "The Diffraction Theory of Aberrations." Ch. 9 in Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light, 6th ed. New York: Pergamon Press, pp. 459-490, 1989.

Mahajan, V. N. "Zernike Circle Polynomials and Optical Aberrations of Systems with Circular Pupils." In Engineering and Lab. Notes 17 (Ed. R. R. Shannon), p. S-21, Aug. 1994.

Prata, A. and Rusch, W. V. T. "Algorithm for Computation of Zernike Polynomials Expansion Coefficients." Appl. Opt. 28, 749-754, 1989.

Wang, J. Y. and Silva, D. E. "Wave-Front Interpretation with Zernike Polynomials." Appl. Opt. 19, 1510-1518, 1980.

Wyant, J. C. "Zernike Polynomials." http://wyant.optics.arizona.edu/zernikes/zernikes.htm.

Zernike, F. "Beugungstheorie des Schneidenverfahrens und seiner verbesserten Form, der Phasenkontrastmethode." Physica 1, 689-704, 1934.

Zhang, S. and Shannon, R. R. "Catalog of Spot Diagrams." Ch. 4 in Applied Optics and Optical Engineering, Vol. 11. New York: Academic Press, p. 201, 1992.

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد