2014信息光学布置作业
信息光学课程设计
燕山大学
课程设计说明书
题目：1.单透镜的设计与优化
2. 人眼的几何光学仿真及远视校正
3.“内六角螺钉”光源的创建
学院(系)：里仁学院
年级专业：09级电子科学与技术
学号：
学生姓名：
指导教师：
教师职称：副教授
燕山大学课程设计（论文）任务书
曲线和Diffraction Image
改变眼镜前、后表面的形状，使其呈现一种“free-form”形状。
“远视眼”戴上优化后的眼镜后，对近处，中等距离远和相当远的物就均能良好成像了。
Surface 2(glasses-front)和Surface 3
48个变量，并在现在的MFE内插入限定
燕山大学课程设计评审意见表。
信息光学习题答案
信息光学习题答案信息光学习题答案第一章线性系统分析简要说明以下系统是否有线性和平移不变性. g?x??df?x?;g?x???f?x?dx; dx?g?x??f?x?;g?x??????f????h?x????d?;2???f???exp??j2????d? 解：线性、平移不变；线性、平移不变；非线性、平移不变；线性、平移不变；线性、非平移不变。
证明comb(x)exp(j?x)?comb(x) ???comb????x? ?x??1?证明：左边＝comb???????n?????(x?2n)??2??(x?2n) ?2?n????2?n????2?n??????x??2?右边?comb(x)?comb(x)exp(j?x)?? ?n?????(x?n)??exp(j?x)?(x?n)n?????n???? ??(x?n)??exp(jn?)?(x?n)n???? n?????(x?n)??(?1)n???n?(x?n)?当n为奇数时，右边＝0，当n为偶数时，右边＝2所以当n为偶数时，左右两边相等。
n?????(x?2n) (x) 证明??(sin?x)?comb证明：根据复合函数形式的δ函数公式?[h(x)]??i?1n?(x?xi)h?(xi ),h?(xi)?0 式中xi是h(x)=0的根，h?(xi)表示h(x)在x?xi处的导数。
于是??(sin?x)??n?????(x?n)???co mb(x) 1 计算图题所示的两函数的一维卷积。
解：设卷积为g(x)。
当-1≤x≤0时，如图题(a)所示，g(x)??1?x0(1??)(1?x??)d??111?x?x3 326 图题当0 2??2?2??2?2?2?x?2设卷积为g(x)，当x≤0时，如图题(a)所示，g(x)??0d??x?2 当0 2 图题g(x)??d??2?x x2?x?1?2,x?0 g(x)?2?x?1?,x?0?2即g(x)?2??? ?x??2?(x)?rect(x)?1已知exp(??x2)的傅立叶变换为exp(???2)，试求?exp?x2???exp?x2/2?2解：设y??????????? ?x,z??? 即??exp(??y2)??exp(???2) 1????F?,? 得ab?ab?2坐标缩放性质??f(ax,by)???exp?x2???????exp(?y2/??? exp(??z2)??exp(??2?2)2??exp?x/2???2?????exp??y?/2??2 ? ??2??exp(?2??2z2)?2??exp(?2??2?2)计算积分.????sinc?x?dx?? 4??2?x?cos?xdx?? sinc?解：应用广义巴塞伐定理可得? sinc(x)sinc(x)dx?????2222 ?(?)?(?)d??(1?? )d??(1??)d??????103??021???1?1?1?????s inc(x)cos?xdx????(?)?????d????(?)?????d ??2???2?2????????2?1??1??1??1 ??????????? 2??2??2?? 应用卷积定理求f?x??sinc?x?sinc?2x?的傅里叶变换. 3解：??sinc(x)sinc(2x)????sinc(x)????sinc( 2x)??1???rect(?)?rect?? 2?2?当?31????时，如图题(a)所示，2211??3 G(?)??2du??? 2?12当?11???时，如图题(b)所示，2211??2 G(?)??1du?1 2??2当13???时，如图题(c)所示，22113 G(?)??1du??? 2??222G(ξ)的图形如图题(d)所示，图可知G(?)?3???1?????????? 4?3/2?4?1/2? 图题 4 设f?x??exp??x，??0，求??f?x????解：?exp(??x)???????f?x?dx?? ?0?? ?0??exp(?x)exp(?j2??x)dx??exp(??x)exp(? j2??x)dx ?2??2??(2??)2??? exp(??x)dx?2??2?(2??)2???02? 设线性平移不变系统的原点响应为h?x??exp??x?step?x?，试计算系统对阶跃函数step?x?的响应. 解：阶跃函数定义step(x)??线性平移不变系统的原点响应为h?x??exp??x?step?x??exp??x?,所以系统对解阶跃函数step?x?的响应为g(x)?step(x)?h(x)??1,?0,x?0得x?0x?0 ??0exp[?(x??)]d??1?exp(?x), x?0 有两个线性平移不变系统，它们的原点脉冲响应分别为h1?x??sinc?x?和h2?x??sinc?3x?.试计算各自对输入函数f?x??cos2?x的响应g1?x?和g2?x?. 解：已知一平面波的复振幅表达式为U(x,y,z)?Aexp[j(2x?3y?4z)] 试计算其波长λ以及沿x,y,z方向的空间频率。
重庆理工大学信息光学试卷
信息光学一、 填空题（共30分，每空2分） 1. 与微波一样，光波是一种＿＿＿＿＿波，其在真空中的速度＿＿＿＿＿米/秒。
2. 从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3. 全息术包括物光波前的纪录和再现两个过程，全息照片同时记录了波前的＿＿＿信息和＿＿＿信息。
4. 光学成像系统分相干光学成像系统和非相干光学成像系统，相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿，非相干光学成像系统的传递函数称＿＿＿。
5.全息记录的原理不仅可用于光波波段，也可用于电子波， 、 和声波等，只要波动过程在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。
6. 若ν∆和ν分别表示光波的波长范围和平均波长，则准单色光需要满足的条件是 。
7.正弦型振幅全息图透射率为01cos2tt t x πξ=+，其中t 0是平均透射率，t 1是调制幅度。
在最佳的理想情况下t 0＝1/2，t 1＝1/2。
该情况下可得最佳衍射效率为 。
8. 菲涅耳近似其实质是用 来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用 来代替球面子波。
9.关于成像质量的评价，主要有两种方法： 和 。
二、 简答题（共20分）1、 简述标量衍射理论适用的条件。
（6分）2、 简述阿贝成像的原理（6分）3、 根据二元滤波所作用的频率区间可将二元振幅滤波器分为哪几类？并简要说明其特点。
（8分） 三、 证明题（16分，每题8分） 1、 证明傅立叶变换变换关系式：F{rect()rect()}=sinc()sinc()x y x y f f2、 一个函数的“等效面积”XY ∆可定义为(,)(0,0)XY g x y dxdyg ∞∞-∞-∞∆=⎰⎰，而g 的“等效带宽”则通过它的变换式G 由下式定义：(,)(0,0)X Y XY X Yf f G ff df df G ∞∞-∞-∞∆=⎰⎰。
证明：1X Y XY f f ∆⋅∆=。
四、计算题（共34分）1、 已知一平面波的复振幅表达式为(,,)exp[(234)]U x y z A j x y z =-+，试计算其波长λ以及沿x ，y ，z 方向的空间频率。
光学课程设计任务
光学课程设计任务一、教学目标本章光学课程的设计旨在达成以下教学目标：•学生能理解光的传播、反射、折射和衍射的基本概念。
•学生能掌握光的速率和波长的关系，了解光谱的基本组成。
•学生能熟悉眼睛的构造及其对光感知的原理。
•学生能够运用光的传播原理解决简单的几何光学问题。
•学生能够通过实验测量并计算光的折射率。
•学生能够使用光学仪器进行基本的光学实验操作。
情感态度价值观目标：•学生将对光学现象产生好奇心，并积极参与光学实验和观察。
•学生在解决光学问题时将展现出批判性思维和创新能力。
•学生将认识到光学在现代科技发展中的重要性，培养对科学探索的尊重和热情。
二、教学内容本章的教学内容围绕光学的基本原理和实验技能展开，具体包括：•第一节：光的传播与反射，介绍光的传播方式及其在各种介质中的行为，重点讨论平面镜反射和球面镜反射的原理及其应用。
•第二节：光的折射，探究光从一种介质进入另一种介质时的折射现象，涉及折射定律和透镜的焦距计算。
•第三节：光的衍射，解释光的衍射现象及其条件，分析单缝衍射和圆孔衍射的特点。
•第四节：光谱与眼睛，介绍光谱的组成，探讨眼睛的构造及其对不同波长光的感知。
三、教学方法为了提高光学课程的教学效果，将采用以下教学方法：•讲授法：用于讲解光学的基本理论和概念，确保学生对光学知识有系统的理解。
•讨论法：鼓励学生就光学问题进行小组讨论，培养学生的批判性思维和交流能力。
•案例分析法：通过分析具体的 optical cases，使学生能够将理论知识应用于解决实际问题。
•实验法：学生进行一系列光学实验，提高学生的实践能力和对光学现象的直观理解。
四、教学资源为了支持光学课程的教学，将利用以下教学资源：•教材：《光学原理》和《光学实验》教材，提供光学基础知识和实验指导。
•参考书：推荐《光学手册》等参考书籍，供学生深入学习和参考。
•多媒体资料：使用PPT和视频资料，以动画和图像的形式展示光学原理和现象。
•实验设备：配备光学实验箱、显微镜、折射计等实验设备，供学生进行实验操作。
全国信息化教学设计比赛一等奖作品：教案
2014年全国职业院校信息化教学设计大赛《无人机航空摄影正射影像制作》教案目录一、教学基本情况 (1)（一）教学背景 (1)（二）内容分析 (1)（三）学情分析 (1)（四）教学方法 (2)（五）教学设计 (2)二、教学实施过程 (4)（一）模拟飞行 (6)（二）实地航拍 (6)（三）内业处理 (7)（四）考核评价 (10)（五）课后拓展 (12)三、教学效果反思 (12)（一）特色 (12)（二）效果 (13)一、教学基本情况工程测量技术专业教学资源库《摄影测量与遥感》网络课程平台三维仿真系统教学动画教学视频微课程 photoscan专业软件三维地理信息软件无人机航测系统地面站红蜘蛛教学工具软件实时考核程序依据职业教育教学改革要求，基于翻转课堂教学理念，采用任务驱动教学法，以某地区无人机低空航空摄影及正射影像制作任务为载体进行教学设计，教师将课前学习资源上传到课程平台，并通过手机邮箱、二、教学实施过程工程测量技术专业教学资源库平台和网络课程平台中，网络课堂模块：辅助学生自主完成预学习，拓展了学习时间与空间，实现了个性化、差异化的学习。
教师活动学生活动任务为无人机外业数据采集与内业正射影学生按照任信息化手段与作用下发任务书：组织学生分组完成，教师对提问题的学生进行屏幕控学生活动：内业正射影像制作（90分钟）无人机价格贵、数量少、易损坏、外业操作繁琐、弹射起飞过程具有一定危险性，因此采用无人机三维仿真软件，将室外教学室内化、实物操作虚拟3）利用三维地理信息软件定位测区范围：了解测区地理位置及周边环境，节约了课程时间、降低了教学成本。
在无人机上安装无线图传设备：实时回传拍摄画面，提高学习兴趣。
展示三维飞行路线：巩固对航拍过程的理解。
学生活动设计意图1）完成课前测试课前，学生通过网络平考核贯整个学习过程，课前网站在测验、课上即时Excel+VBA编写的课堂考核程序：实现课堂实训即时考核，使学生实时观察自己的成绩与排名，有效促进了学习积极性和自我约束性。
光学课程设计主要任务
光学课程设计主要任务一、教学目标本章光学课程的设计主要任务是，让学生掌握光的基本概念、光的传播规律、光的折射、反射和衍射等基本知识；培养学生运用光学知识解决实际问题的能力；增强学生对光学科学的兴趣和好奇心，培养学生的创新精神和实践能力。
具体来说，知识目标包括：了解光的基本概念，掌握光的传播规律，理解光的折射、反射和衍射现象；能够运用光学知识解释生活中的光学现象。
技能目标包括：能够运用光学知识解决实际问题，具备进行光学实验的基本技能。
情感态度价值观目标包括：增强对光学科学的兴趣和好奇心，培养学生的创新精神和实践能力，形成积极的科学态度。
二、教学内容本章的教学内容主要包括光的基本概念、光的传播规律、光的折射、反射和衍射等基本知识。
具体安排如下：1.光的基本概念：光的定义、光的传播方式、光的颜色和强度等。
2.光的传播规律：光的直线传播、光的折射、光的反射等。
3.光的折射：折射定律、全反射、透镜的原理等。
4.光的反射：反射定律、平面镜、球面镜等。
5.光的衍射：衍射现象、衍射条件、衍射公式等。
三、教学方法为了实现本章的教学目标，将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体使用的方法如下：1.讲授法：用于讲解光的基本概念、光的传播规律、光的折射、反射和衍射等基本知识。
2.讨论法：通过分组讨论，让学生深入理解光的传播规律和折射、反射、衍射现象。
3.案例分析法：分析生活中的光学现象，让学生学会运用光学知识解决实际问题。
4.实验法：进行光学实验，让学生直观地观察光的传播、折射、反射和衍射现象。
四、教学资源为了保证本章的教学质量，将选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
具体资源如下：1.教材：选用权威、实用的光学教材，作为教学的主要依据。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、flash动画等，直观展示光的传播、折射、反射和衍射现象。
信息光学教学大纲
《信息光学》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：信息光学课程名称（英文）：In formation Optics课程类别：专业方向课课程性质：必修计划学时：48 （其中课内学时：48 ，课外学时：0 ）计划学分：3先修课程：物理光学、波动光学、高等数学选用教材：《信息光学》第二版，苏显渝主编，科学出版社，2011；非自编；“ ^一五”国家级规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程专业课程负责人：郭焱课程网站：二、课程简介（中英文）《信息光学》是光电信息科学与工程专业的一门必修课程。
信息光学是近年来发展起来一门新兴学科，它已渗透到科学技术的各个领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。
本课程主要内容有线性系统分析，标量衍射理论，光学成像系统的传递函数，相干光理论，光学变换，光全息和信息处理。
本课程要求学生掌握线性系统理论、标量衍射理论和光学成像系统理论，初步掌握全息技术、光信息处理技术，了解光信息存储、光学三维传感等前沿领域的技术原理。
通过学习本课程，使学生从频域复习和巩固《应用光学》和《物理光学》的部分内容，掌握傅里叶变换的基本定理及应用，熟练使用空间滤波系统和理论来进行光学信息处理。
In formati on optics is a required course for the specialty of photoelectric in formati on scie nee and engineering. Information optics is a new subject in recent years, it has penetrated into all fields of scie nce and tech no logy, and become an importa nt branch of in formati on scie nee, and it has been widely used in the field of information science. The main contents of this course are lin ear system an alysis, scalar diffractio n theory, optical imagi ng system tran sfer fun cti on, cohere nt light theory, optical transformation, optical holography and information processing. This course requires students to master the linear system theory, the scalar diffraction theory and optical imagi ng system theory, prelimi nary master holographic tech no logy, optical in formatio n process ing tech no logy and un dersta nding of optical in formati on storage, optical 3D sensing fron tier tech no logy prin ciple. Through the study of this course, to en able stude nts to grasp basic theorem and application of Fourier transform from the frequency domain to review and consolidate "Applied Optics" and "physical optics" part of the contents of, skilled in the use of spatial filteri ng system and the theory of optical in formati on process ing.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识2 问题分析能够应用数学和衍射的角谱理论分析复杂信息光学问H题，以获得有效结论。
光学教案设计与实施
西餐礼仪注意事项西餐礼仪注意事项6篇西餐礼仪注意事项1西餐上菜顺序1、头盘西餐的第一道菜是头盘，也称为开胃品。
开胃品的内容一般有冷头盘或热头盘之分，常见的品种有鱼子酱、鹅肝酱、熏鲑鱼、鸡尾杯、奶油鸡酥盒、焗蜗牛等。
因为是要开胃，所以开胃菜一般都具有特色风味，味道以咸和酸为主，而且数量较少，质量较高。
2、汤与中餐有极大不同的是，西餐的第二道菜就是汤。
西餐的汤大致可分为清汤奶油汤、蔬菜汤和冷汤等4类。
品种有牛尾清汤、各式奶油汤、海鲜汤、美式蛤蜊周打汤、意式蔬菜汤、俄式罗宋汤、法式局葱头汤。
冷汤的品种较少，有德式冷汤、俄式冷汤等。
3、副菜鱼类菜肴一般作为西餐的第三道菜，也称为副菜。
品种包括各种淡、海水鱼类、贝类及软体动物类。
通常水产类菜肴与蛋类、面包类、酥盒菜肴品均称为副菜。
因为鱼类等菜肴的肉质鲜嫩，比较容易消化，所以放在肉类菜肴的前面，叫法上也和肉类菜肴主菜有区别。
西餐吃鱼菜肴讲究使用专用的调味汁，品种有靼汁、荷兰汁、酒店汁、白奶油汁、大主教汁、美国汁和水手鱼汁等。
4、主菜肉、禽类菜肴是西餐的第四道菜，也称为主菜。
肉类菜肴的原料取自牛、羊猪、小牛仔等各个部位的肉，其中最有代表性的是牛肉或牛排。
牛排按其部位又可分为沙朗牛排（也称西冷牛排）、菲利牛排、“T”骨型牛排、薄牛排等。
其烹调方法常用烤、煎、铁扒等。
肉类菜肴配用的调味汁主要有西班牙汁、浓烧汁精、靡菇汁、白尼斯汁等。
食类菜肴的原料取自鸡、鸭、鹅，通常将兔肉和鹿肉等野味也归入禽类菜肴禽类菜肴品种最多的是鸡，有山鸡、火鸡、竹鸡、可煮、可炸、可烤、可焖，主要的调味汁有黄肉汁、咖喱汁、奶油汁等。
5、蔬菜类菜肴蔬菜类菜肴可以安排在肉类菜肴之后，也可以与肉类菜肴同时上桌，所以可以算为一道菜，或称之为一种配菜。
蔬菜类菜肴在西餐中称为沙拉。
与主菜同时服务的沙拉，称为生蔬菜沙拉，一般用生菜、西红柿、黄瓜、芦笋等制作。
沙拉的主要调味汁有醋油汁、法国汁、干岛汁、奶酪沙拉汁等。
信息光学方面的课程设计
信息光学方面的课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解信息光学的基础知识，掌握光的传播、反射、折射等基本原理；2. 理解光学元件的作用，如透镜、反射镜、光栅等，并能运用相关公式进行计算；3. 掌握光纤通信的基本原理，了解光在光纤中的传输特性。
技能目标：1. 能够运用光学原理分析实际问题，设计简单的光学系统；2. 学会使用相关仪器进行光学实验，如测定光的折射率、光纤通信实验等；3. 培养学生的实验操作能力、数据处理能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信息光学的兴趣，激发学生探索光学领域的好奇心；2. 培养学生的创新意识和科学精神，使他们认识到光学技术在现代科技中的重要性；3. 培养学生严谨、求实的学术态度，提高学生的自主学习能力和终身学习能力。
课程性质：本课程为学科拓展课程，旨在加深学生对光学知识的理解，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理基础，对光学知识有一定的了解，但缺乏深入探讨和实践经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动探究光学领域的奥秘。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 光的传播与波动理论：包括光的直线传播、光的波动性、干涉与衍射现象等，关联教材第二章内容。
2. 光学元件及其应用：透镜、反射镜、光栅等元件的工作原理和设计应用，关联教材第三章内容。
3. 光的折射与反射：光的折射定律、反射定律，以及透镜、反射镜中的光线追踪，关联教材第四章内容。
4. 光纤通信原理：光纤的结构、光在光纤中的传输特性、光纤通信系统的组成，关联教材第五章内容。
5. 光学实验：测定光的折射率、光纤通信实验等，关联教材实验部分。
教学安排与进度：第一周：光的传播与波动理论；第二周：光学元件及其应用；第三周：光的折射与反射；第四周：光纤通信原理；第五周：光学实验。
教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节进行深入讲解。
《主题九第五节光学仪器》作业设计方案-中职物理高教版21化工农医类
《光学仪器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本课时作业设计的目标是帮助学生全面了解光学仪器的基本原理与构造，加深对光学概念的理解。
通过动手操作和思考问题，培养学生的学习兴趣和实践能力，同时巩固课堂所学知识，为后续的光学学习打下坚实基础。
二、作业内容1. 预习任务：学生需预习《光学仪器》章节内容，重点掌握透镜、棱镜等基本光学元件的原理与分类。
2. 理论学习：学生需通过教材或网络资源，了解透镜的成像规律及透镜的光路图绘制方法。
同时，理解凸透镜和凹透镜的异同点，并简述各自的应用场景。
3. 实验操作：完成光学仪器的组装与调试，包括透镜的装配和显微镜、望远镜等仪器的简单制作。
要求学生对每一部件的功能进行简述，并描述观察到的现象及感受。
4. 实践探究：结合生活中的光学现象，如彩虹的形成、放大镜的使用等，撰写一份简单的观察日记或实验报告。
5. 思考题：设计一系列与光学仪器相关的思考题，如“如何通过透镜成像规律判断透镜的焦距？”、“如何用自制的显微镜观察微观世界？”等，以激发学生对光学知识的兴趣和探索欲望。
三、作业要求1. 预习任务要求学生在课前完成，并记录下不理解的内容，以便课堂提问。
2. 理论学习部分要求学生认真阅读教材和参考资料，并做好笔记。
3. 实验操作时需按照教师的指导进行，确保安全操作，认真填写实验报告单。
4. 实践探究部分要求观察细致、记录详细、分析到位。
5. 思考题部分需独立思考、尝试解答，并在课堂上与同学交流讨论。
四、作业评价1. 教师将根据学生完成作业的准确性、完整性、创新性等方面进行评价。
2. 对于预习任务和理论学习部分，教师将检查学生的笔记和教材阅读情况。
3. 对于实验操作和实操探究部分，教师将根据学生的实验报告单和实践日记进行评价。
4. 思考题部分将结合学生的课堂表现和作业答案进行评价。
五、作业反馈1. 教师将在课堂上对作业进行点评，指出学生的优点和不足。
2. 对于存在的问题，教师将提供指导和建议，帮助学生改正错误。
《主题九 第五节 光学仪器》作业设计方案-中职物理高教版21化工农医类
《光学仪器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业旨在帮助学生巩固光学仪器的基本概念和原理，加深对光学仪器在日常生活和工作中的应用的理解。
通过完成作业，学生将提高观察、分析和解决问题的能力，为后续光学课程的学习打下坚实的基础。
二、作业内容1. 简答题：请简述以下光学仪器的原理和应用：放大镜、显微镜、望远镜、相机镜头。
2. 操作题：请选择一种你熟悉的光学仪器（如相机镜头），根据其原理制作一个简单的模型。
描述制作过程，并解释模型的作用。
3. 讨论题：讨论光学仪器在科技发展中的重要性，以及它们如何改变我们的生活。
三、作业要求1. 简答题：请在回答中尽量使用专业术语，确保答案准确、简明扼要。
2. 操作题：请按照说明正确操作所选光学仪器，并确保模型制作成功。
在回答中描述制作过程中的注意事项和模型的实际应用效果。
3. 讨论题：请在回答中结合实际，充分阐述观点，字数不少于200字。
4. 请在规定时间内完成作业，并及时提交。
四、作业评价1. 评价标准：作业完成情况、回答的准确性和创新性、模型制作质量等。
2. 评价方式：教师评分、学生互评、班级讨论等相结合的方式进行。
五、作业反馈1. 教师反馈：教师将对作业进行批改，对普遍存在的问题进行讲解，对个别学生进行个性化指导。
对于优秀作业，可在班级中展示并给予表扬。
2. 学生互评：鼓励学生之间互相评价，交流学习心得，取长补短。
对于评价中出现的问题，学生可向教师请教，寻求帮助。
3. 班级讨论：针对作业中出现的问题和难点，组织班级讨论，共同寻找解决方案。
同时，也可借此机会引导学生关注光学仪器的最新发展，激发学生的学习热情。
通过完成以上作业内容，学生将能够更深入地理解光学仪器的基本原理和实际应用，提高观察、分析和解决问题的能力。
同时，通过教师评价、学生互评和班级讨论等环节，学生将获得更多的学习反馈，从而更好地掌握相关知识。
通过本次作业，学生将能够更好地理解光学仪器在日常生活和工作中的应用，为后续光学课程的学习打下坚实的基础。
2014信息光学布置作业
2014信息光学布置作业1.1 已知：连续函数f(x),a>0,b>0,求下列函数：（1）h(x)=f(x)δ(ax-x 0) (2) g(x)=f(x)comb[(x-x 0)/b]1.4 求傅⾥叶变换式1.5 已知线性空不变系统输⼊为1.6 )()()()5.0()5.0()()(*)(.2.1a x k a x k x h b a x Atri b a x Atri x f x h x f ++-=++-=δδ其中：。
利⽤图解法求卷积出图形。
求函数的⾃相关，并画已知函数)2()2()(3.1-++=x rect x rect x f )()21(21)4()2(sin )3()()()2()1(02x rect x comb x A b x tri a x tri b a x rect *?-πξ频谱图形。
要求画出输出函数及其。
求系统输出系统传递函数为)().3()()(x g rect x comb x g '=ξ频域）求系统的输出（空域与若系统相应为形波，输⼊为有限延伸的矩给定⼀个线性不变系统)1()()()]100()3(31[)(-=*=x rect x h x rect xrect x comb x g2.1 尺⼨为a ×b 的不透明矩形屏被单位振幅的单⾊平⾯波垂直照明，求出紧靠屏后的平⾯上透射光场的⾓谱。
2.3 如图所⽰孔径由两个相同的矩形孔构成，长度为b ，中⼼相距为d 。
采⽤单位振幅的单⾊平⾯波垂直照明，求相距为z 的观察平⾯上夫琅和费图样的强度分布。
2.4 余弦型振幅光栅的复振幅透过率为式中，d 为光栅周期，a>b>0。
观察平⾯与光栅相距z 。
当z 分别取下列各数值： (1) (2)时，确定单⾊平⾯波垂直照明光栅，在观察平⾯上产⽣的强度分布。
2.5 试分析物体置于透镜前时，透镜后焦平⾯上光场复振幅及光强分布。
2.6 对于物体置于透镜之后的变换光路，为了消除在物体频谱上附加的位相弯曲，可在紧靠输出平⾯前放置⼀个透镜。
《信息光学》课程实验讲义与教案(0708级)
六、注意事项
1) 在进行实验过程中，不要振动测量台。 2) 严禁用手触摸各光学元件。 3) 实验结束后注意将激光器电源关闭。
7
θ调制
θ调制技术是阿贝原理的应用。第一步入射光经物平面发生夫琅禾费衍射， 在透镜的后焦面上形成一系列衍射斑（即物的频谱）这一步称“分频” 。第二步 是各衍射斑发出的球面波在像平面上相干叠加，像就是像平面上的干涉场，这一 步称“合频” ，形成物的像。如果用白光光源照明光栅物片，这会在频谱上得到 色散彩色频谱。每个彩色铺板的原色分布都是从外相里按红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫的顺序排列。这是一位光栅的衍射角与入射光的波长有关。红光的波长最 大，衍射角最大，分布在最外面；紫光相反。如果在频谱面上放置一个空间滤波 器，让不同方向的谱斑通过不同的颜色，这在像面上得到彩色像。这是利用不同 方向的光栅对图像进行调制，因此称为θ调制法。又因为它将图像中的不同部位 “编”上不同的颜色，故又称空间假彩色编码。
《信息光学》课程实验讲义与教案
编写者：翁嘉文 参考教材：自编《信息光学讲义》
华南农业大学 应用物理系 2009 年 5 月
目 录
实验一 阿贝成像原理与空间滤波………………………………………………… 2 实验二θ调制 ……………………………………………………………………… 8 实验三 三维形貌测量 …………………………………………………………… 13 实验四 数字全息 ………………………………………………………………… 19 实验 教案 ………………………………………………………………………… 23
一、实验目的
1. 了解信号与频谱的关系以及透镜的傅里叶变换功能。
2. 掌握现代成像原理和空间滤波的基本原理，理解成像过程中“分频”和
信息光学13概要PPT教案
hx,
y
rect
2Bx
rect
2By
4BxBySinc2Bx
xSinc
2By
y
12
计算全息
计算全息的理论基础
f x, y 4BxByxy f nx, my Sinc2Bx ( x nx)Sinc 2By ( y ny) n n
取最大允许的抽样间隔：
1
1
x ,y
2Bx
2By
F(ξ)
F( )combb
F(ξ - ξ S) F(ξ -2 ξ S)
•••
-2/b
-1/b
0
1/b
2/b
u
-ξ f -Bx
-1/b+Bx
ξf Bx
1/b-Bx
FS(u)
-2/b
-1/b
1/b
2/b
u
7
计算全息
计算全息的理论基础 抽样函数的频谱
FS(ξ)
FS (ξ +2 ξS) FS (ξ + ξS)
5
计算全息
计算全息的理论基础 抽样函数的频谱
fS(x)
f(x)
x
b
F(ξ)
0
-Bx
Bx
f ( x) F( )
1 b
f
(
x)comb
x b
F( ) combb
fS ( x) FS ( )
6
计算全息
•••
计算全息的理论基础 抽样函数的频谱
F(ξ+2 ξ S) F(ξ + ξ S)
FS(u)
通过控制频谱面上的光瞳函数来控制光学系统的传递函数，实现图像的变换。
32
空间滤波
信息光学实验教程教学设计
信息光学实验教程教学设计背景随着信息技术的发展以及人们对信息处理和传输的需求不断增加，信息光学技术的应用也越来越广泛。
信息光学实验是信息光学领域中最基础的实验之一，在光、电、机等多个领域有着广泛的应用。
本文主要针对信息光学实验这一课程，进行教学设计。
教学目标本课程的教学目标主要有以下三个方面：1.掌握光的基本原理，包括光的干涉、衍射、透射等现象；2.熟悉信息光学技术的应用，了解光场调制、光波片的工作原理，以及光学成像等；3.掌握信息光学实验中的仪器操作和实验数据的处理。
教学内容本课程的主要教学内容包括以下几个方面：光的基本原理这一部分主要讲解光的基本性质，涉及光的波动理论、折射、反射等现象，以及光的干涉、衍射、透射等现象。
通过实验演示可以帮助学生直观理解光的波动性、光的干涉、衍射等基本现象。
光的成像这一部分主要讲解光的成像原理。
包括解析式成像、透镜成像等内容。
通过实验演示可以让学生直观感受光的成像过程，同时帮助学生理解透镜成像的基本原理。
信息光学技术这一部分主要讲解信息光学技术的应用，包括光场调制、光波片的工作原理，以及光学成像等。
通过实验演示可以让学生直观感受信息光学技术的应用过程，同时帮助学生理解光场调制、光波片的工作原理等基本原理。
实验操作与数据处理这一部分主要讲解实验仪器的使用方法、实验操作的步骤，以及实验数据的处理。
通过实验让学生全面学习信息光学实验中的仪器操作及实验数据处理方法，并加强学生的动手能力和实际操作能力。
教学方法本课程教学方法采用理论结合实验的方式，注重学生的实践能力和实际操作能力的培养。
同时，采用讲授与对话相结合的教学方法，既让学生掌握光学基础理论知识，又可以及时解决学生在学习过程中的疑惑和困惑。
教学时间与进度安排本课程总共分为两个阶段进行，每个阶段时间为4周。
具体进度安排如下：第一阶段第一周：光的波动性；第二周：光的干涉、衍射、透射；第三周：光的成像原理；第四周：透镜成像、实验操作。
光学全息课程设计
光学全息课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光学全息的基本原理，掌握全息照片的拍摄和重现过程。
2. 学生能描述全息技术的应用领域，了解其在现代科技中的重要性。
3. 学生能解释光的干涉、衍射现象在全息技术中的作用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立操作全息摄影实验，拍摄出清晰的全息照片。
2. 学生能通过实际操作，掌握全息图像的观察和解读方法。
3. 学生能运用全息技术解决实际问题，提高创新实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对光学全息产生浓厚的兴趣，激发探索光学科技的热情。
2. 学生通过全息技术的学习，认识到科技发展对人类生活的积极影响，培养社会责任感。
3. 学生在团队合作中，学会相互尊重、协作和分享，提高人际交往能力。
课程性质：本课程为高二年级物理选修课程，结合光学知识，以实践操作为主，注重培养学生的动手能力和创新思维。
学生特点：高二学生对光学知识有一定基础，具有较强的学习能力和探索精神，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：教师需充分准备实验器材，确保课程的实践性；注重启发式教学，引导学生主动探究光学全息的原理和应用；关注学生的个体差异，提供有针对性的指导。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 光学全息基本原理：介绍光的干涉、衍射现象，全息照片的拍摄和重现过程，使学生理解全息技术的光学基础。
教学内容：- 光的干涉与衍射- 全息照片的拍摄原理- 全息图像的重现原理2. 全息技术应用：介绍全息技术在各个领域的应用，如立体显示、防伪技术、医疗诊断等，拓宽学生的知识视野。
教学内容：- 全息立体显示- 全息防伪技术- 全息技术在医疗领域的应用3. 实践操作：指导学生进行全息摄影实验，掌握全息照片的拍摄和观察方法。
教学内容：- 全息摄影实验操作步骤- 全息图像的观察与解读- 实验器材的使用与注意事项4. 创新实践：鼓励学生运用全息技术解决实际问题，培养创新精神和实践能力。
光信息课程设计
光信息课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握光的传播、反射、折射和吸收等基本概念；了解光的应用领域，如光纤通信、太阳能等。
技能目标要求学生能够运用光学知识解决实际问题，如设计简单的光学仪器、进行光学实验等。
情感态度价值观目标要求学生培养对光学科学的兴趣和热情，提高科学素养，认识到科学知识对社会发展的重要作用。
二、教学内容根据课程目标，本章节的教学内容主要包括光的传播、反射、折射和吸收等基本概念，以及光的应用领域如光纤通信、太阳能等。
具体的教学大纲安排如下：1.第一课时：光的传播，介绍光的传播特点和规律，以及光的传播在日常生活和科技中的应用。
2.第二课时：光的反射，讲解反射的原理，反射定律，以及反射在光学仪器中的应用。
3.第三课时：光的折射，介绍折射的原理，折射定律，以及折射在光学仪器和光纤通信中的应用。
4.第四课时：光的吸收，讲解光的吸收现象，以及吸收在太阳能电池等领域的应用。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
主要包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师通过讲解基本概念、原理和规律，使学生掌握光学基础知识。
2.讨论法：教师引导学生分组讨论光学问题，培养学生的思考和合作能力。
3.案例分析法：教师通过分析光学仪器和光纤通信等实际案例，使学生了解光学在实际应用中的重要作用。
4.实验法：教师学生进行光学实验，让学生亲身体验光学现象，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光学教材，为学生提供系统的光学知识。
2.参考书：提供相关的光学参考书籍，帮助学生拓展知识面。
3.多媒体资料：制作精美的光学教学PPT，运用动画、图片等形式展示光学现象，增强学生的直观感受。
4.实验设备：准备充足的光学实验设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
关于光学全息的课程设计
关于光学全息的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解光学全息的基本概念，掌握全息照片的拍摄原理和过程。
2. 学生能够描述全息术在现实生活中的应用，了解全息技术对科技进步的贡献。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，动手操作全息照片的拍摄实验，掌握全息成像的基本技能。
2. 学生能够运用批判性思维，分析全息技术在各个领域的优缺点，提出创新性建议。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学全息技术的兴趣，激发他们探索光学领域的好奇心。
2. 增强学生的团队协作意识，培养他们在合作中互相学习、共同进步的精神。
3. 培养学生热爱科学，关注科技发展，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程为高中物理选修课程，以理论与实践相结合的方式进行教学。
学生特点：高中学生具有一定的物理知识基础，对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和探究精神。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论和实验操作，培养他们的实践能力和创新意识。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励他们提出问题、解决问题，以达到课程目标。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高他们的科学素养。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 光学全息基本原理- 全息概念的引入与解释- 全息照片拍摄原理：激光、干涉、衍射- 全息术的发展历程及其在科技领域的应用2. 全息照片拍摄实验- 实验器材、材料及操作步骤介绍- 实验现象的观察与分析- 实验结果的处理与评价3. 全息技术在现实生活中的应用与前景- 全息技术在通信、医疗、娱乐等领域的应用案例- 全息技术的优缺点分析- 全息技术的未来发展趋势与挑战教学内容安排与进度：第一课时：光学全息基本原理及全息照片拍摄原理介绍第二课时：全息术发展历程及其在科技领域的应用第三课时：全息照片拍摄实验操作与现象观察第四课时：全息技术在现实生活中的应用与前景探讨教材章节：《高中物理选修3-4》中“光学全息”章节。
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1.1 已知：连续函数f(x),a>0,b>0,求下列函数： （1）h(x)=f(x)δ(ax-x 0) (2) g(x)=f(x)comb[(x-x 0)/b]
1.4 求傅里叶变换式
1.5 已知线性空不变系统输入为
1.6 )()()()5.0()5.0()()(*)(.
2.1a x k a x k x h b a x Atri b a x Atri x f x h x f ++-=++-=δδ其中：。
利用图解法求卷积出图形。
求函数的自相关，并画已知函数)2()2()(
3.1-++=x rect x rect x f )()21(21)4()2(sin )3()()()2()1(0
2x rect x comb x A b x tri a x tri b a x rect *⎪
⎭⎫
⎝⎛-πξ频谱图形。
要求画出输出函数及其。
求系统输出系统传递函数为)().3()()(x g rect x comb x g '=ξ
频域）
求系统的输出（空域与若系统相应为形波
，输入为有限延伸的矩给定一个线性不变系统)1()()
()]100
()3(31[)(-=*=x rect x h x rect x
rect x comb x g
2.1 尺寸为a ×b 的不透明矩形屏被单位振幅的单色平面波垂直照明，求出紧靠屏后的平面上透射光场的角谱。
2.3 如图所示孔径由两个相同的矩形孔构成，长度为b ，中心相距为d 。
采用单位振幅的单色平面波垂直照明，求相距为z 的观察平面上 夫琅和费图样的强度分布。
2.4 余弦型振幅光栅的复振幅透过率为
式中，d 为光栅周期，a>b>0。
观察平面与光栅相距z 。
当z 分别取下列各数值： (1) (2)
时，确定单色平面波垂直照明光栅，在观察平面上产生的强度分布。
2.5 试分析物体置于透镜前时，透镜后焦平面上光场复振幅及光强分布。
2.6 对于物体置于透镜之后的变换光路，为了消除在物体频谱上附加的位相 弯曲，可在紧靠输出平面前放置一个透镜。
问这个透镜的类型以及焦距 如何选择？（忽略透镜孔径影响）
3.1 单位振幅的单色平面波垂直照明一个直径为5cm,焦距为80cm 的透镜。
在透镜的后面20cm 的地方，以光轴为中心放置一个余弦型振幅光栅， 其复振幅透过率为 假定L =1cm, f 0=100周/cm, l =0.6mm 。
画出焦平面上沿 xf 轴的强度分布。
标出各衍射分量之间的距离和各个分量的宽度（第一个零点之间）的数值。
()⎪⎭
⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+=L y L x x y x t 0000rect rect 2cos 121),(πξ1
),(),(2.22
020202000≤++=y x y x circ y x t 式中布：样在孔径轴上的强度分，求菲涅尔衍射图如下透过率函数的孔径面波垂直照明具有采用单位振幅的单色平()d
x
b a x t 0
0π2cos +=λ22d z z T ==λ2
2d z z T ==
3.2
00002cos 21
21),(x y x t πξ+==
放在如图所示的成像系统的物面上，用单色平面波倾斜照明， 平面波的传播方向在x0z 平面内，与z 轴夹角为θ，透镜焦距为f ， 孔径为D.
(1) 求物体透射光场的频谱;
(2) 使像平面出现条纹的最大θ角等于多少? 求此时像面强度分布; (3) 若θ采用上述极大值,使像面上出现条纹的最大光栅频率是多少? 与θ=0时的截止频率比较,结论如何?
3.3 物体的复振幅透过率为)2cos()(b
x
x t l π
=通过光学系统成像。
系统出瞳是半径为a 的圆孔径，且
b
d a b
d i
i
λλ2<
<。
d i 为出瞳到像面 的距离，λ为波长。
问该物体成像，采用相干照明还是非相干照明好？ 为什么？
3.4 图中所示成像系统，光阑为双缝，缝宽为a ，中心间距为d ，照明光 波长为λ。
求下述情况下系统的脉冲响应和传递函数（1）相干照明 （2）非相干照明
3.5 非相干成像系统的出瞳是由大量随机分布的小圆孔组成。
小圆孔的直径都为2a ，出瞳到像面的距离为d i ，光波长为λ，
这种系统可用来实现非相干低通滤波。
系统的截止频率近似为多大？（选做）
S
’
f ,y
5.1 两束夹角为 θ = 450的平面波在记录平面上产生干涉，已知光波波 长为632.8nm ，求对称情况下（两平面波的入射角相等）该平面上记录 的全息光栅的空间频率。
5.2用波长 λ0= 488nm 记录的全息图，然后用 λ= 632.8nm 的光波再现， 试问：
（1）若z o = 15cm ，z r = z p = ∞，像距z i =？（2）若z o = 15cm ，z r =3z o ，z p = ∞，z i =？放大倍数M 是多少？ 5.3 利用图中所示光路记录离轴全息图，改变Θ角可在同一胶片上记录 两个不同物体O1和O2的全息图。
O1和O2的最高空间频率分别为
100mm -1和250mm -1。
用相同波长λ=632.8nm 的平面光垂直照明全息图， 求：（1）使各个衍射像分离的最小参考角θ1，θ2，最小Δθ。
（2） 对记录介质分辨率的要求。
9.1 一个有用信号被附加噪声所干扰。
若输入为
)
()()()20cos()](*)5.0(5.0[)()60cos()](*)2.0(2.0[)(x n x s x f x x tri x comb x n x x rect x comb x s +===ππ 要求输出基本不含噪声，即g(x )≈s(x)。
设计一个相干滤波系统，给出 滤波函数H （ξ），并绘出H （ξ），f(x),g(x)以及输入、输出频谱的图形。
9.2光栅的复振幅透过率为t （x ）= cos 2πf 0 x ，把它放在4f 系统输入平 面P 1上，在频谱面P 2上的某个一级谱位置放一块λ/ 2位相板，求像面的 强度分布。
9.3 光栅的透射率)2()(21
)(000a
x comb a x rec a x t *=。
在相干滤波系统 中仅让零频和±3/（2a ）周/单位长度频率成分通过，而滤除其余频率成分，
给出输出结果，并与t(x 0)比较。
9.4 如图所示振幅滤波器和位相滤波器叠合在一起，构成合成滤波器。
它可以在相干滤波系统中用来实现一维的微分，试说明原理。
9.5用照相机拍摄某物体时，不慎因手动摄下两个重叠影像，沿横向
错开距离b 。
为改善此照片质量，试设计一个逆滤波器，给出滤波函数。
H 胶片
物体
9.6如何实现图形O1和O2的卷积运算？画出光路图并写出相应的数学表达式。
（选做）
1、激光全息技术研究进展
2、激光精密检测研究进展
3、光学计算机研究进展
4、纳尺度信息光子学研究进展。