المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
الفوضى في الدخل والصرف
2024-07-05
مملكة «متني» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
مملكة آشور وخطابات «تل العمارنة»
2024-07-04
آلاشيا «قبرص» في خطابات تل العمارنة.
2024-07-04
لمحة عن ممالك الشرق التي جاء ذكرها في خطابات تل العمارنة (بابل)
2024-07-04
معنى الازدراء
2024-07-04

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Zernike Polynomial  
  
2230   04:26 مساءً   date: 7-8-2019
Author : Bezdidko, S. N.
Book or Source : "The Use of Zernike Polynomials in Optics." Sov. J. Opt. Techn. 41
Page and Part : ...


Read More
Date: 15-5-2019 1886
Date: 22-6-2019 2369
Date: 31-8-2019 1938

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)={epsilon=1/(sqrt(2))   for m=0, n!=0; 1   otherwise

(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.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.