信息光学复习提纲-(华南师范大学).docx

信息光学复习提纲（自编）第一章二维线性系统1 .空间频星的定&是什么？如何理解空间频率的标量性和矢垃性？2 .空间频率重量的定义与表达式？3 .平面波的表达式和球面波的表达式？4 .相干照明下物函数熨振幅的表示式与物矍勒木J军照明5 .非相十照明卜物光强分布的表不式与物卫E意识7（,y）为非相干照明下的物函数（强或分6 .线性系统的定义布）.其州氏交换即；篇篇黑黑需表示式与其作用府山3）号依双初八将输入函数分解为很多不同位置的如幽咕励售/春避箭!嚼渣不同分SI1.i1.n加枕PiSiIn柠虫找性系统的tt质完仝由肤冲”应由数来决定对T别吗簪鬻髅；，代枇晒月知的系统.任何检入函数所小网输出就得出尔统对输入函数的整体响应。rf郁:以用上述税分求凡（留意：与线性叠加的意义相像，不同的是它不随位置变更而变更线性空不变。）0线性平移不变系统的传递函数与其意义于；、的成梦峰只（WtG场中各卢的像.11.线性平移不变系统的本征函数（有两个邮f3如舐窗）,"1其次章光的标量衍射理论1 .衍射的定义衍射规律是光波传播的基本规律何谓衍射：索末非定义：不能用反射或折射来说明的光线对宜线光路的任何偏离惠更斯一菲涅尔定义：光波在传播过程中波面受到限制，使自由完整的波面产生破缺的现象称为衍射现代定义：光波在传播过程中不论任何缘由导致波前的熨振幅分布（包括振幅分布和位相分布）的变更，使自由传播光场变为衍射光场的现象，都称为衍射。2 .惠更斯-菲涅耳原理（08级简答填空题）任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波：在以后的任何时刻，全部这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。芝光扰动待定的一点。惠更斯原理的数学表达式：设J点是点源可发出的一个质按惠更斯一非涅耳原理，得日点面元时P点扰动的贡献为：P点的总扰动为：IXI式中:C为常数，1.rJ为倾斜因子3 .衍射的基尔霍夫公式与其线性表示线性表示：.n1.视察平面上光场的复振幅分布，等广孔经平面上透射光场的空振幅口与脉冲响应I一的卷积因此，衍射系统可以等效于个线性空不变系统，故可用线性系统理论分析衍射现象,这一结论是傅里叶变换与光学相互结合的纽带之一。4 .菲涅耳衍射公式与其近似条件菲涅耳衍射条件：1ZXZ满意该条件的区域称为菲涅耳区5 .菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系菲涅尔衍射公式的傅里叶变换表达形式可见：视察平面上的史振幅分布正比rX的傅里叶变换，视察平面上光场的函数分布随着目增大会发生变更。即沿a轴亮暗交替6 .会聚球面波照明卜的菲涅耳衍射为r消退菲氏衍射中r1.的影响，可以采纳会聚球曲波照明的方法即：视察屏上的非涅耳衍射图样的豆振幅分布与衍射屏上的更振幅透过率的傅里叶变换成正比。7 .夫琅和费衍射公式8 .夫琅和费衍射的条件与范围EH或：EKI9 .夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系表明：视察屏上光场复振幅分布正比于衍射屏上透射光笈振幅分布的傅里叶变换。特别地：当用泉位振幅平面波垂直照明衍射物时衍射屏平面上透射光场的熨振幅为：10 .矩形孔的夫琅和费衍射衍射平面的光强度为:11 .圆孔的夫琅和费衍射强度分布为：I第三章光学成象系统的衍射特性与频率传递函数1 .透镜的位相变换函数2 .透镜焦距的判别透镜的位相函数平面波入射时只要依据符号规则去确定曲率半径的正负，求出透镜焦距的正负，就可知道该透镜在光路中所起的作用。3 .物体位于透镜各个部位的变换作用1 .物体放在紧贴透镜前平面时其在透镜后焦面上的灯振幅分布物后：I_3*c1透镜后：后焦面上：1）透镜后便面上的光场分布正比于透亮物体透过率函数的傅里叶变换2）它的空间频率取值与后焦面坐标EN1.给出。3）利用透镜能较便利地实JI.4）记录和视察平面的光强/IXZfIXI2 .物体放在透镜前焦面hj兴仅心砒J口用uuCrJ攵RK网分布重要的结论：的透亮物体放在透镜的前焦Ifnt.在单位振幅平面当豆振幅的透过山波垂直照明下，则在透镜的后焦面上获得的精确的傅里叶变换。傅里叶变换前的位相因子消逝。后焦面上的位相分布与物体频谱的位相分布完全相同。3 .物体放在紧贴透镜后平面上时它在透镜后焦面上的熨振幅分布4 .一般状况1 .物在透镜前2 .物在透镜后考察上两式可知：不管物体置透镜前或后，只要视察面是光源共辄象面，其衍射都属于夫琅和费型衍射即：衍射物光场(象面光场)与衍射物之间存在傅里叶变换关系。4.几种典型的傅立叶变换光路1物体在透镜前2物体在透镜后1 .照明的圆形区域大于物体尺寸，投影光瞳函数可从式子中略去。2 .照明的圆形区域小于物体，后焦面上光场分布也正比于有效物体的傅里叶变换，这时，有效物体可表示为t(xOO)(x0000)5,透镜的脉冲响应_对于一个线性系统，在空觥1.假如系统是线性空间不变系统，r-h是线性系统的脉冲响应在频率域中，输入输出的关系为：系统的传递函数：是脉冲响应的傅里叶变换，系统在频率域中的特三表征6 .相干传递函数与光瞄函数的关系相干传递函数的意义：1、它表征加不昭口日K衍射受限系统的成象特性2、可依1NJ式用乘法运算确定输入与输出的关系3、上式表明，相干传递函数与光瞳函数相等，回E空域坐1.1.rJ和频域坐标存在肯定的坐标缩放关系7 .会求几种光瞳的截止频率1、求出射光瞳是边长为/的正方型的衍射受限系统的截止频率解：光瞳函数为：知其截止坐产人.IB传递函数为，I!XI比较两式得X故其截止频.最大施止频率为：2、出射光瞳是直径为/的圆形孔径的衍射受限相干系统的截止频率解：光瞳函数为：知其截止坐标为，Ib得传递函数为：E：=VXI比较两式得：得截止频率为：第四章光学总1.-1J光学传递函数1,强鹿院冲向后的京Y定.rIXJ为系统的曳振幅脉冲响应3 .光学传递函数的公式与求解方法非相干成像系统的光学传谈1.HJ定义式：1.“实际的光学系统qI=式中：1.KJ林为明制传理出3三1.何像分布与强度脉冲响应的卷积览度是线性空不变系统记作祢为相位传递函数描写了系统对各空间频率重量对比度的传递特性；描述了系统对各空间频率由量产生的相移。是变更对比度和相对相位。是相干成像系统的相干传递函数，是非相干成像系统的光学传递函教求衍射受限系统的只不过是计算归一化由叠面r14 .会求几种状况的光学传递函数与截止频率J11、计算出射光瞳边长为/的正方形的衍射受限系统折（光学传递函数）和截止频率（07级计算题）r.解：已知光瞳函数；!X.依据对光学传递函数的几何说明公式【XI由图示的几何关系知：光瞳的总口三光瞳的重登旅I",代入H式得：J-式中：式中：是系统在相干照明下沿方向的截上师率.而在非相干照明下，系统沿方向的截止频舁I×IX.2、计算出射光瞄直径为1圆形ns工受限小与其截止频率（08级计算题）解：依据定义有：I）而光瞳总面1a两圆EI一K代入H式米1.XI由于圆频率空杯由J力向奥总任（网对称性），有：）由上式1.求截止频率而由图知：.又由图得:耐£3亦可改写为：其截止频率为：第六章光学全息照相1 .试列出全息照相与般照相的区分全息照相的特点：（1）全息照相以光的干涉和衍射等物体光学规律为基础。（2）所再现的物体是逼真的三维立体图象。（3）全息照相在物体和底片（全息图）之间是点面对应的关系。将全息图分成若干小块,其中任一小块都能再现原物体的完整像（4）全息照相在一张全息感光板（底片）用多次曝光法可重叠拍摄若干各场景。再现时各场域可互不干扰.（5）全息照相记录的是物光波和参考光波的干涉条纹，要求物光和参考光是相干光，必需用时间相干性和空间相干性很高的激光作光源。2 .简述全息照相的基本原理全息图：既记录物光的振幅信息（亮暗分布），又记录物光的位信任息（前后差异）的照相，得到物体的立体图象。干涉条纹的衬度（反差）：记录了物体光波的振幅，干涉条纹的疏密分布：记录了物体光波的位相。全息照相分两步进行：第一步是波前更振幅的记录：其次步是波前红振幅的再现。波前记录（造图）：将物体射出的光波与参考光相干涉，用照相方法将干涉条纹记录下来，称为全息图或全息照片。（物波的记录过程中主要表现的是光的干涉）波前再现（建像）：是用与参考光波特别相像的光波照耀全息图，光通过全息图的衍射犹如光栅的衍射一样，衍射光波与物体光波相像，构成物体的再现像。（物波的再现过程主要表现的是光的衍射）3 .试时出拍摄三维全息的光路图全息照相的记录全息图的再现4 .基元全息图的分类1按记录介质的膜厚分类：平面全息图、体积全息图；2按投射率函数的特点分类：有振幅型全息图和位相型全息图，而位相型又分为表明浮雕型和折射率型：3按所记录的物光波的特点分类：菲涅耳全息图和夫娘和费全息图和傅里叶变换全息图；4按再现时比照明光的要求分类：激光再现全息图和门光再现全息图；5按再现时视察者和光源的相对位置分类：投射型全息图和反射型全息图：6按所显示的再现像的特征分类：像全息图、彩虹全息图、360°全息图、真彩色全息图等5 .结合试验谈谈做全息试脸应留意什么6 .全息照相为什么要防震，有那些防震措施，其依据是什么7 .如何检测全息系统是否合格8 .全息照相的基本公式物光、参考光和再现光的红振幅5记录时，全息图平面上物光与参充在线性纪录的状况下，全息图的巨振幅透亢用参考光照明再现时，透理金思图的光破复振幅为：U'=qt.v）i+（.v.r）+C<.v.»>-（x,r）+C（.v）（.r）Ud+Ekc+qMff>+c0Vff>（625）象点的坐标y式中：假如用原参考元件丹说无，可见：原始像的位置与物点像，放大或缩小。假如再现光与原始况结论：1.记录时的光栅结椅9 .全息中的物像公式与解题力笳T的乌力共挽象项。:点左边）共桅像可能是虚象或是实置均会变更。.置而确定。2.再现时除了与光栅布憎的六夕r,止月件理兀源的位世和波长有关。10 .试述卤化银乳胶记录时的光化学过程曝光：卤化银粒子汲取光能析出金属银微粒而形成一种潜象。金属银的多少随曝光量的大小而定。显影：以金属银微粒为显影（还原）中心，使整个卤化银晶粒变成金属银沉枳卜来,而不含显影中心的晶粒则不发生这种变更。定影：将乳剂中未曝光部分的卤化银和曝光部分残留的卤化银清除掉，防止它以后变质为金属银。11 .列出光导热朔料与银盐干版的的性能比较光导热塑料：是一种不须要故影、定影的位相型记录介质D性能比较银盐干板热塑料a）辨别率300011000±5001b）灵敏度高相当高c）衍射效率1-5%30%d）环境条件暗室可以有照明e）显影方法湿干f）周期10分20秒g）运用次数1100h）实时原位难易.简述光导热朔料的光成像原理简洁原理（依次法）a）充电：片子在未曝光之前由电量充电器对其充电，这时