信息光学试题 - 360文档中心

信息光学期末测试题

《信息光学》期末测试题班级：姓名：学号：
1、同轴全息图和离轴全息图的主要区别是什么？
2、画出4f 相干滤波系统的结构示意图，并描述相干滤波的基本原理。

3、列举至少2种进行图像识别的方法。

4、请设计一种制作全息光栅的光学系统，并阐述控制光栅的周期方法。

5、什么是激光散斑？
6、物体复振幅透过率为
()()0111cos 22x t x f x comb π⎛⎫=
+∙⎡⎤ ⎪⎣⎦∆∆⎝⎭ 其中，0
1f ∆>>。

试设计一个相干滤波系统，使输出像中不再有细光栅线，单纯是余弦分布，给出滤波器的结构尺寸，用图解法说明系统原理。

（10分）
7、已知光栅的透过率为
()144x x t x rect comb a a a ⎛⎫⎛⎫=* ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
在4f 相干滤波系统中，用单位振幅单色平面波照明，如果仅让零频和12a ±周/单位长度的频率成分通过，而滤除其它频率成分，求此时在像面上输出的光场分布。

信息光学复习题

1、二维矩形函数表达式为：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧>->-≤-≤-=-⋅-21||,21||021||,21||1)()(000000b y y a x x b y y a x x b y y rect a x x rect其函数图形为：二维矩形函数可以用来描述屏上矩形孔的透过系数。

对于单缝，则单缝的透过率函数可以写为)(rect ).(0ax x y x f -=，其中x=x 0是单缝的中心，单缝宽度为a 。

矩形函数是一个十分有用的函数，它可以用来以任意幅度和任意宽度截取某个函数的任一段。

例如x x rect πsin )1(-，其截取的是sin πx 的[1/2，3/2]间的一段，其图形为二、 sinc 函数sinc 函数的定义是bx x )b x x sin()bx x (sinc 00-π-π=- 其函数图形为-15-10-55101520-0.4-0.20.00.20.40.60.81.01.2s i n c (x )X单缝夫琅和费衍射的振幅分布函数就是sinc(x)函数。

单缝夫琅和费衍射的光强分布函数则为sinc 2(x)，函数在x=x 0 有一极大值1，零点在x-x 0=±nb ，图形为-10-5510150.00.20.40.60.81.0s i n c 2(x )X二维sinc 函数的定义为ay y )a y y sin(b x x )b x xsin()ay y (sinc )b x x (sinc 000000-π-π⋅-π-π=-- 其函数图形为(矩孔夫琅和费衍射空间振幅分布)单矩孔衍射空间光强分布三、符号函数符号函数定义为⎪⎩⎪⎨⎧<-=>=0,10,00,1)sgn(x x x x四、阶跃函数阶跃函数的定义为f⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<=>=0x ,00x ,210x ,1)x (step作用相当于一个“开关”。

信息光学试题及答案

信息光学试题及答案一、选择题（每题4分，共20分）1. 以下哪个选项不是信息光学的研究范畴？A. 光波传播B. 光纤通信C. 激光加工D. 量子计算答案：D2. 光纤通信中，光信号的传输介质是什么？A. 真空B. 空气C. 光纤D. 水答案：C3. 在信息光学中，光的相干性是指什么？A. 光的强度B. 光的颜色C. 光的传播方向D. 光波的相位关系答案：D4. 以下哪个设备不是用于光纤通信的？A. 光纤B. 光端机C. 路由器D. 光放大器答案：C5. 光波的频率与波长之间的关系是什么？A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 相等答案：B二、填空题（每题4分，共20分）1. 光纤通信中，光信号的传输介质是________。

答案：光纤2. 光的相干性是指光波的________。

答案：相位关系3. 光纤通信中，光信号的调制方式包括________和________。

答案：幅度调制、频率调制4. 光纤通信中，光信号的传输损耗主要由________和________造成。

答案：材料吸收、散射5. 光纤通信中，光信号的传输距离可以通过________来延长。

答案：光放大器三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述信息光学在现代通信中的应用。

答案：信息光学在现代通信中的应用主要包括光纤通信、激光通信、无线光通信等。

光纤通信利用光纤作为传输介质，具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点。

激光通信则利用激光的高方向性和高相干性，实现远距离、高速度的通信。

无线光通信则通过大气或自由空间传输光信号，适用于移动通信和卫星通信。

2. 解释光波的相干性及其在信息光学中的重要性。

答案：光波的相干性是指不同光波之间能够相互干涉的能力，它与光波的相位关系密切相关。

在信息光学中，相干性是实现光信号调制、传输和检测的关键因素。

例如，在光纤通信中，相干光源可以提高信号的传输质量和距离。

在光学成像系统中，相干光源可以提高成像的分辨率和对比度。

信息光学复习题

信息光学复习题信息光学复习题一、光的本质和特性1. 什么是光的本质？光是由电磁波组成的，具有粒子和波动性质的物质。

2. 光的波长和频率之间有什么关系？光的波长和频率之间成反比关系，即波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。

3. 什么是光的干涉？光的干涉是指两束或多束光波相互叠加而产生的干涉现象。

4. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个孔或绕过一个障碍物后，光波的传播方向发生了改变。

5. 什么是光的偏振？光的偏振是指光波中的电矢量在特定方向上振动的现象。

二、光的传播和折射1. 光在真空中的传播速度是多少？光在真空中的传播速度是每秒约300,000公里。

2. 什么是光的折射？光的折射是指光从一种介质传播到另一种介质时，光线的传播方向发生改变的现象。

3. 什么是折射定律？折射定律是描述光在两种介质间折射规律的定律，即入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足的关系。

4. 什么是全反射？全反射是指光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线完全被反射回原介质内的现象。

5. 什么是光纤？光纤是一种能够将光信号传输的细长光导纤维，通常由光纤芯和包层组成。

三、光的色散和光谱1. 什么是光的色散？光的色散是指光通过某些介质或物体时，不同波长的光被分散成不同的角度或位置的现象。

2. 什么是光的光谱？光的光谱是指将光按照波长或频率进行排序后的光线分布图。

3. 什么是连续光谱？连续光谱是指包含了所有波长的光谱，如太阳光。

4. 什么是线状光谱？线状光谱是指只包含特定波长的光谱，如氢光谱。

5. 什么是衍射光谱？衍射光谱是指通过衍射现象产生的光谱，如菲涅尔衍射光谱。

四、光的偏振和偏振光器件1. 什么是偏振光？偏振光是指只在一个特定方向上振动的光波。

2. 什么是偏振片？偏振片是一种能够选择性地通过特定方向偏振光的光学器件。

3. 什么是偏振器？偏振器是一种能够将非偏振光转化为偏振光的光学器件。

4. 什么是偏振旋转？偏振旋转是指光在通过某些物质时，其偏振方向发生旋转的现象。

信息光学考试卷习题1

一、判断题：（论述正确的打√，错误的打×；共10题，每题3分，共30分）1、Whittaker-Shannon 二维抽样定理是唯一的抽样定理。

（）2、由于菲涅耳衍射的DFFT 算法中物平面及衍射观测平面保持相同的取样宽度,当衍射距离较大时,DFFT 算法将不能完整地给出衍射场。

（）3、彩虹全息图是采用激光记录白光再现的全息图。

（）4、彩色全息图是不可能使用白光再现的。

（）5、在使用焦距为f 的薄透镜作光波场变换时,忽略透镜孔径的影响后，透镜只是在系统中引入相位因子()exp jk x y f ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦222。

（） 6、传统银盐干板的分辨率远高于现有数码CCD 的分辨率。

（）7、数字全息的物理原理与使用传统感光板的全息不相同。

（）8、同轴全息是在记录物体的全息图时，参考光和物光波来自同轴方向，光照射全息图的透射光波中包含四项，都在同一方向无法分离。

（）9、当记录介质相对于物体位于远场，引入参考光记录物体的夫琅和费衍射图样，得到物体的夫琅和费全息图。

（）10、一张照片被破坏后，丢掉一部分，将永远也看不到完整的像，全息图也有类似的特征，被破坏后将无法获得物体完整的像。

（）二、简答题（本题10分）试求余弦函数()()cos f x x ω=0的傅立叶变换。

三、简答题（本题10分）简述利用SFFT 编程实现菲涅尔衍射的主要过程。

四、简答题（本题10分）在空间平面上的直角坐标系xyz 中，（1）写出平面光波的复振幅表达式。

（2）写出傍轴球面光波的复振幅表达式。

五、计算题（本题10分）设物光场取样数为N N ⨯=⨯512512，取样间隔为m μ5，光波长nm λ=532。

若沿光传播方向进行距离d =1000mm 的衍射计算，试回答下列问题：(1)计算用菲涅耳衍射积分的一次FFT 计算时衍射平面的宽度L 。

(2)计算用菲涅耳衍射积分的离散卷积计算时衍射平面的宽度L 。

(3)通过对初始光场周围补零操作，形成N N ⨯=⨯10241024点的物光场后，分别给出菲涅耳衍射积分的一次FFT 计算及离散卷积计算时衍射平面的宽度L 。

信息光学试卷习题一答案

1．若对函数()()ax c a x h sin =进行抽样，其允许的最大抽样间隔为aX a 11≤或（(){},,x xx F h x rect a a a x B X a B ⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭≤=≤111222）2．一列波长为λ，振幅为A 的平面波，波矢量与x 轴夹角为α，与y 轴夹角为β，与z 轴夹角为γ，则该列波在d z =平面上的复振幅表达式为()()()[]βαγcos cos ex p cos ex p ,y x jk jkd A y x U +=3、透镜对光波的相位变换作用是由透镜本身的性质决定的。

在不考虑透镜的有限孔径效应时，焦距为f 的薄凸透镜的相位变换因子为()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-222exp y x fjk4．对于带限函数g(x,y)，按照抽样定理,函数g 的空间带宽积为 16L X L Y B X B Y5. 就全息图的本质而言，散射物体的平面全息图，记录过程是与的干涉过程，记录在全息记录介质上的是。

再现过程是在再现光照明情况下光的过程。

若再现光刚好是记录时的参考光，其再现像有。

（再现像的个数与特点）物光参考光干涉条纹衍射两个像，一个是+1级衍射光所成的原始像，另一个是-1级衍射光所成的共轭像，分别在零级两侧。

6.写出菲涅尔近似条件下，像光场（衍射光场）()U x y d ,,与物光场（初始光场）()U x y 000,,0间的关系式，并简述如何在频域中求解菲涅尔衍射积分？菲涅耳近似条件下，衍射光场()U x y d ,,与初始物光场()U x y 000,,0间的关系为()()()()()220000000exp ,,,,0exp 2jkd jk U x y d U x y x x y y dx dy j d d λ+∞-∞⎧⎫⎡⎤=-+-⎨⎬⎣⎦⎩⎭⎰⎰菲涅耳衍射积分（上式）可以写成如下卷积形式()()()()22000exp ,,,,0exp 2jkd jk U x y d U x y x y j d d λ⎡⎤=*+⎢⎥⎣⎦上式两边进行傅里叶变换得(){}(){}()()22000exp ,,,,0exp 2jkd jk F U x y d F U x y F x y j d d λ⎧⎫⎡⎤=*+⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭先求出()(){}0000,,,0x y U f f F U x y =和()()()()22222exp ,exp exp 122x y x y jkd jk H f f F x y jkd f f j d d λλ⎧⎫⎧⎫⎡⎤⎪⎪⎡⎤=+=-+⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎪⎪⎣⎦⎩⎭⎩⎭即可得()(){},,,x y U f f F U x y d =再进行傅里叶反变换即可得菲涅耳衍射场()(){}1,,,x y U x y d F U f f -=7．简述利用SFFT 编程实现菲涅尔衍射的主要过程。

《信息光学》简单重点及题目

一、选择题（每题2分，共40分）1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A 、矩形B 、圆孔C 、其它形状2．Sinc 函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样A 、圆孔B 、矩形和狭缝C 、其它形状3．高斯函数)](exp[22y x +-π常用来描述激光器发出的________________A 、平行光束B 、高斯光束C 、其它光束4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率A 、圆孔B 、矩孔C 、方孔5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算A 、输出-输入关系B 、输入-输出关系C 、其它关系6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________A 、相似程度B 、不同程度C 、其它关系7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________A 、锐化B 、平滑化C 、其它8互相关是两个信号之间存在多少相似性的量度。

两个完全不同的，毫无关系的信号，对所有位置，它们互相关的结果应该为________________A 、0B 、无穷大C 、其它9．周期函数随着其周期逐渐增大，频率（即谱线间隔）________________。

当函数周期变为无穷大，实质上变为非周期函数，基频趋于零A ．愈来愈小B 、愈来愈大C 、不变14．函数rect(x)rect(y)的傅立叶变换为________________A 、),(y x f f δB 、1C 、)(sin )(sin y x f c f c16．一个空间脉冲在输入平面位移，线性系统的响应函数形式不变，只产生相应的位移，这样的系统称为________________A、时不变系统B、空间不变系统或位移不变系统C、其它系统17．线性空间不变系统的脉冲响应的傅立叶变换称为系统的________________。

信息光学考题

信息光学考题判断题1、反射型体全息图用白光再现时，再现像是单色的。

（）２、空间滤波系统中，在频谱面加微分滤波器可以实现图像边缘增强。

（）3、白光光学信息处理系统中，由于白光是非相干光，所以系统不存在物理上的频谱面，因而无法利用空间滤波的方法进行图像处理。

（）4、系统即具有叠加性又具有均匀性，则这种系统称为线性系统。

（）5、利用彩虹全息图制作的模压全息图是反射型全息图。

（）6、反射型体积全息图，可以利用白光再现，再现象是彩色像。

（）7、空间滤波系统中，在频谱面上放入低通滤波器，可以使像面得到的图像边缘增强。

（）8、复数空间滤波器可采用光学全息或计算全息的方法来制作。

（）9、非相干光学信息处理系统无法实现两幅图像的相关和卷积运算。

（）10、液晶光阀是一种光寻址空间光调制器。

（）填空题1、匹配滤波图像识别系统中，假定基准图像为s(x,y)，s(x,y)的付里叶变换为S(ξ,η)，则匹配空间滤波器的透过率函数H（ξ,η）满足。

2、列举四种二元振幅滤波器：、、。

3、设f(x,y)在ｘ方向的最大空间频率为Ｂｘ，ｙ方向最大空间频率为Ｂｙ，对函数f(x,y)抽样，则抽样间隔△x，△y应满足。

4ｆ相干光信息处理系统中，各透镜的作用是。

5、卷积运算有两种效应，一种是，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________。

6、写出两种光学相关图像识别的方法：、。

7、列举三种计算全息编码方法：、。

8、空间光调制器按寻址类型分类，可分为寻址和寻址两种。

9、的傅里叶变换是。

10、把抽样间隔满足奈奎斯特抽样定理，经过抽样后的图像还原成原图像有两种途径，分别为：叙述题１、说明模压全息图的制作过程。

２、彩虹全息照相中使用狭缝的作用是什么？3、讨论在白光光学信息处理系统中，采用何种方法，使该系统既不存在相干噪声，又在某种程度上保留了相干光学处理系统对复振幅进行运算的能力。

怀化学院《信息光学》2023-2024学年第一学期期末试卷

怀化学院《信息光学》2023-2024学年第一学期期末试卷课程名称：信息光学试卷类型：闭卷考试时间：180分钟总分：100分专业：信息工程---一、选择题（每题2分，共20分）1. 在光的传播过程中，光速在真空中的速度是：A. 2.998 × 10^8 m/sB. 3.000 × 10^8 m/sC. 3.002 × 10^8 m/sD. 2.996 × 10^8 m/s2. 以下哪种光学现象说明了光的波动性？A. 反射B. 折射C. 干涉D. 吸收3. 光的全反射现象发生的条件是：A. 光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角B. 光从光疏介质进入光密介质，且入射角大于临界角C. 光从光密介质进入光疏介质，且入射角小于临界角D. 光从光疏介质进入光密介质，且入射角小于临界角4. 光的偏振现象说明了光具有：A. 波动性B. 颗粒性C. 电磁性D. 双缝性5. 激光的基本特性不包括：A. 高亮度B. 高相干性C. 高单色性D. 高分散性6. 在光纤通信中，光信号的衰减主要由以下哪种原因引起？A. 反射B. 散射C. 折射D. 吸收7. 菲涅耳公式用于描述：A. 光的反射和折射规律B. 光的衍射规律C. 光的干涉规律D. 光的偏振规律8. 当光波通过双缝干涉装置时，屏幕上会出现：A. 明暗条纹B. 彩色条纹C. 均匀亮光D. 均匀暗光9. 在光学系统中，透镜的焦距与下列哪个因素无关？A. 透镜的材料B. 透镜的曲率半径C. 光的波长D. 环境温度10. 光波的相干性是指：A. 光波的频率相同B. 光波的相位关系恒定C. 光波的传播方向相同D. 光波的振幅相同二、填空题（每题2分，共20分）1. 在光学中，光的波粒二象性是指光既具有波动性又具有_______性。

2. 麦克斯韦方程组表明光是一种_______波。

3. 透镜成像公式为_______。

4. 在单缝衍射实验中，中央亮条纹的宽度与缝的宽度成_______比例。

信息光学试题--答案

信息光学试题1. 解释概念光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，按波长（或频率）的大小依次排列的图案。

干涉图：在一定光程差下，探测器接收到的信号强度的变化，叫干涉图。

2. 傅里叶光谱学的基本原理是干涉图与光谱图之间的关系，是分别用复数形式和实数表示之。

复数形式方程：实数形式方程：3. 何谓Jacquinot 优点?干涉光谱仪的通量理论上约为光栅光谱仪通量的多少倍？ Jacquinot 优点是：高通量。

对相同面积、相同准直镜焦距、相同分辨率，干涉仪与光栅光谱仪通量之比为对好的光栅光谱仪来说，由于则即干涉仪的通量为最好光栅干涉仪的190倍。

4. 何谓Fellgett 优点？证明干涉光谱仪与色散型光谱仪的信噪比之比为2/1)/()/(M N S N S GI =，M 为光谱元数。

Fellgett 优点：多重性。

设在一扩展的光谱带1σ —2σ间，其光谱分辨率为δσ，则光谱元数为δσσδσσσ∆=-=21M2()()(0)1[]2i R R B I I e d πσδσδδ∞--∞=-⎰()0()(0)1(tan ){[]cos(2)}2R R B cons t I I d σδπσδδ∞=-⎰'2()M G E f l E π≈'30f l ≥对光栅或棱镜色散型光谱仪，设T 为从1σ —2σ的扫描总时间，则每一小节观测时间为T/M ，如果噪音是随机的、不依赖于信号水平，则信噪比正比于21)(M T 即21)()(M T N S G ∝。

对干涉仪，它在所有时间内探测在 1σ —2σ间所有分辨率为δσ的小带，所以探测每一个小带的时间正比于T ，即21)()(T N S I ∝ 因此21)()(M N S N SG I =5. 单色光的干涉图和光谱表达式是什么？在实际仪器使用中，若最大光程差为L ，试写出其光谱表达式——仪器线性函数（ILS ）。

单色光干涉图表达式：)2cos(2)]0(21)([1δπσδ=-R R I I 其中1σ为单色光的波数，δ为光程差。

信息光学试题及答案

信息光学试题及答案一、选择题1. 光学成像的基本条件是：A. 物距等于像距B. 物距大于像距C. 物距小于像距D. 物距等于两倍焦距2. 光的干涉现象说明光具有：A. 波动性B. 粒子性C. 直线传播性D. 反射性3. 在全息照相中，记录的是：A. 物体的实像B. 物体的虚像C. 物体的像差D. 物体的光强分布二、填空题4. 光的衍射现象表明，光波在遇到障碍物或通过狭缝时，会发生______现象。

5. 光纤通信利用的是光的______原理，可以实现长距离、大容量的信息传输。

三、简答题6. 简述迈克尔逊干涉仪的工作原理。

7. 光学信息处理技术在现代通信中的应用有哪些？四、计算题8. 已知一个凸透镜的焦距为10厘米，物体距离透镜15厘米，求像的性质和位置。

9. 一个光源发出波长为600纳米的光，通过一个双缝干涉装置，求在屏幕上距离中心亮纹1毫米处的条纹间距。

五、论述题10. 论述光学信息存储技术的发展及其对未来信息技术的影响。

参考答案：一、选择题1. D2. A3. D二、填空题4. 衍射5. 总反射三、简答题6. 迈克尔逊干涉仪通过将一束光分成两束，分别照射到两个反射镜上，再反射回来，通过观察两束光的干涉条纹，可以测量光波的波长或物体的微小位移。

7. 光学信息处理技术在现代通信中应用广泛，如光纤通信、光电子器件、光存储技术等，它们提高了信息传输的速度和容量，降低了传输损耗。

四、计算题8. 根据透镜成像公式，1/f = 1/u + 1/v，其中f为焦距，u为物距，v为像距。

代入数据得1/10 = 1/15 + 1/v，解得v = 30厘米，由于v > u，可知成像为倒立、放大的实像。

9. 根据双缝干涉条纹间距公式，Δx = λL/d，其中λ为波长，L为观察屏到双缝的距离，d为双缝间距。

由于题目中未给出L和d，无法直接计算条纹间距。

五、论述题10. 光学信息存储技术，如光盘存储、全息存储等，具有存储密度高、读取速度快、耐用性好等优点。

重庆邮电大学《信息光学》历年期末考试试卷(含答案)

重庆邮电大学《信息光学》历年期末考试试卷（含答案）一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪项不是信息光学的研究内容？A. 光的传播与成像B. 光的干涉与衍射C. 光的通信与传输D. 光的量子特性答案：D2. 下列关于光波的说法，错误的是：A. 光波是一种电磁波B. 光波的传播速度与介质无关C. 光波可以发生干涉与衍射现象D. 光波的频率与波长成反比答案：B3. 下列关于光学透镜的说法，正确的是：A. 凸透镜具有放大作用，凹透镜具有缩小作用B. 凸透镜的焦距与凹透镜的焦距相等C. 透镜的放大倍数与焦距成正比D. 透镜的放大倍数与焦距成反比答案：A4. 下列关于光的干涉现象的说法，错误的是：A. 干涉现象是光波相互叠加的结果B. 干涉现象分为相干干涉和非相干干涉C. 相干干涉的条纹间距与光源的波长成正比D. 非相干干涉的条纹间距与光源的波长成反比答案：D5. 下列关于光的衍射现象的说法，正确的是：A. 光的衍射现象仅发生在光遇到障碍物时B. 光的衍射现象与光的传播方向无关C. 光的衍射现象与光的波长成正比D. 光的衍射现象与光的波长成反比答案：C二、填空题（每题2分，共20分）6. 光的传播速度在真空中的数值为______。

答案：3×10^8 m/s7. 光的频率与波长的关系式为______。

答案：v = λf8. 透镜的放大倍数与焦距的关系式为______。

答案：M = 1/f9. 光的干涉现象分为______干涉和______干涉。

答案：相干干涉，非相干干涉10. 光的衍射现象与______有关。

答案：光的波长三、计算题（每题20分，共60分）11. 一束波长为600nm的单色光通过一个焦距为10cm的凸透镜，求成像距离。

解：根据透镜成像公式 1/f = 1/u + 1/v，其中u为物距，v为像距，f为焦距。

已知 f = 10cm，u = ∞（因为无穷远的光线经过透镜后成像于焦点），代入公式得：1/10 = 1/∞ + 1/v1/v = 1/10v = 10cm答案：成像距离为10cm。

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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==信息光学试卷篇一：3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??和?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t?t0?t1cos2??x，其中t0是平均透射率，t1是调制幅度。

在最佳的理想情况下t0＝1/2，t1＝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代替球面子波。

9. 关于成像质量的评价，主要有两种方法：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(x)rect(y)}=sinc(fx)sinc(fy)2、一个函数的“等效面积”?XY可定义为?????XY?????g(x,y)dxdyg(0,0)，而g的“等效带宽”则通过它的变换式G由下式定义：??X??G(f?fXfY,fY)dfXdfY?????G(0,0)。

证明：?XY??fXfY?1。

信息光学练习题

信息光学练习题信息光学是关于光学与信息技术结合的一门学科，它主要研究光的传输、处理和存储，以及利用光进行信息的传递与处理。

以下是一些关于信息光学方面的练习题，帮助巩固对信息光学的理解和应用。

1. 请简要解释什么是光纤通信，并列举其优点。

光纤通信是一种利用光纤作为传输介质，将光信号转换为光纤中的光脉冲来进行信息传输的通信方式。

其优点包括：高带宽，可以支持高速数据传输；低损耗，信号传输距离远；免受电磁干扰，具有较好的抗干扰能力。

2. 请解释什么是全息术，并说明其在信息光学中的应用。

全息术是一种记录和再现光波的相位和振幅信息的技术。

其在信息光学中的应用主要包括全息存储、全息显微术和全息光路复用等。

全息存储利用全息图像记录和检索信息，具有高密度、大容量的特点。

全息显微术可以实现三维显微成像，提供更丰富的信息。

全息光路复用可提高光纤通信的传输效率。

3. 请解释什么是光束调制，并说明其常见的调制方式。

光束调制是指通过改变光的某些特征，如光的强度、相位、频率等，来实现对光信号的调制。

常见的光束调制方式包括：强度调制（AM），即改变光的强度；相位调制（PM），即改变光的相位；频率调制（FM），即改变光的频率。

4. 请解释什么是衍射，并说明其对信息光学的影响。

衍射是光线通过障碍物或光学元件后的偏折现象。

在信息光学中，衍射具有重要意义。

一方面，衍射可用于光学元件的设计和制造，如光栅、衍射元件等。

另一方面，衍射还涉及到信息的传递和处理，如分析光的衍射图样可以了解物体的形状和结构。

5. 请解释什么是光学滤波器，并说明其常见的类型和应用场景。

光学滤波器是一种能够选择性地通过或抑制特定光波的光学设备。

常见的光学滤波器包括：窄带滤波器，用于选择特定波长的光；宽带滤波器，用于选择一定范围内的光；可变光学滤波器，可以通过调整来选择不同波长的光。

光学滤波器广泛应用于成像、光谱分析、传感器等领域。

6. 请解释什么是光电二极管，并列举其在信息光学中的应用。

信息光学试题A.doc

一、简答：（40分）1．什么是空间线性不变系统?写出空间域中的一维和二维输入输出关系的卷积表达式。

2．空间域中的输入输出关系的卷积表达式的物理意义是什么。

文字简要说明卷积运算的计算过程。

3．说明透镜在光学系统中的位相变换功能及公式．4．一维和二维空间坐标系下的傅立叶变换和反变换的表示式5．说明观察面放在透镜的后焦面上，孔径面在透镜前焦面上的傅立叶变换性质及公式表达，与孔径面不在透镜前焦面上的变换有何不同？6.分别写出相干系统和非相干系统的空间域和空间频谱域的输出输入关系表达式．说明光瞳函数，脉冲响应，相干传递函数的关系7．写出线性不变系统相干传递函数的计算式和其物理意义，解释其厄米性．8．设计一个孔径，写出其夫琅和费衍射的光强分布表示式二、作图：（20分）1．画出阿贝成像的两次衍射原理图，并加以简单解释。

2．画出4f光学频谱分析系统光路图，指出各元件的名称；说明该光路的重要性3．画图说明傅立叶变换光学全息的物光波的波前记录和波前再现的两个过程，并用公式表示上述两个过程。

4．画出下列函数的图形： ⑴[])()(51)(1a x a x a x rect comb f = ⑵[])()(5512a x a x a x rect comb f -=三、计算（40分）1．已知函数)2(0exp )(x f i A x u π= ，求下列函数： ⑴2)(x u⑵*)()(x x u u + ⑶2*)()(x x u u +2．已知线性不变系统的输入为)()(x comb g x ，系统的传递函数为)(b f rect ，若b 取下列值，求系统的输出)('x g ，并画出函数及其频谱的图形， ⑴b=2.5⑵b=1.53.衍射受限的相干成像系统，其出瞳分别为下列孔径时，分别写出出瞳函数),(y x p ，相干传递函数),(y x c f f H 的表达式，并求沿y x f f ,方向的两个截止频率。

若改为非相干光学系统，再求沿y x f f ,方向的两个截止频率。

信息光学考卷及答案

信息光学考卷及答案一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种现象属于光的衍射现象？A. 光的折射B. 光的干涉C. 光的散射D. 光的衍射A. 全反射B. 折射C. 衍射D. 干涉3. 下列哪种元件在光纤通信系统中起到放大信号的作用？A. 光发射器B. 光接收器C. 光衰减器D. 光放大器4. 光学系统中的分辨率与下列哪个因素有关？A. 光波长B. 焦距C. 口径5. 在全息摄影中，下列哪个元件用于记录光强和相位信息？A. 激光器B. 全息胶片C. 光阑D. 透镜二、判断题（每题1分，共5分）1. 光的干涉现象是由于光波相遇时产生的相位差引起的。

（√）2. 光的衍射现象说明光具有波动性。

（√）3. 光纤通信系统中，光发射器和光接收器必须使用相同波长的光源。

（×）4. 全息摄影可以实现对三维物体的立体显示。

（√）5. 光学系统中的像差可以通过使用透镜组合来消除。

（×）三、填空题（每题1分，共5分）1. 光的波长越长，其在介质中的折射率越______。

（小）2. 光纤通信系统中，常用的光源是______。

（激光器）3. 光的干涉现象中，两束相干光的相位差为______时，出现亮条纹。

（整数倍波长）4. 全息摄影的基本原理是利用光的______和______。

（干涉、衍射）5. 光学系统中的像差主要包括______和______。

（球差、彗差）四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述光的干涉现象及其应用。

2. 光的衍射现象有哪些特点？3. 光纤通信系统中，为什么需要使用光放大器？4. 全息摄影的步骤有哪些？5. 简述光学系统中的像差及其校正方法。

五、应用题（每题2分，共10分）1. 一束光通过狭缝后，在屏幕上形成衍射图样。

已知光波长为500nm，狭缝宽度为0.01mm，求第一暗条纹的位置。

2. 一光纤通信系统，光源波长为1300nm，光纤长度为10km，求信号在光纤中传播的时间。

信息光学复习题

第一章 1.1已知不变线性系统的输入为()()x x g com b = 系统的传递函数⎪⎭⎫⎝⎛b f Λ。

若b 取（1）50=.b （2）51=.b ，求系统的输出()x g '。

并画出输出函数及其频谱的图形。

答：（1）()(){}1f δx g'x ==F 图形从略，（2）()()()()()x s π2co 3211f δ311f 31f x g'x x x +=⎭⎬⎫⎩⎨⎧++-+=δδF 图形从略。

1.3 对一个空间不变线性系统，脉冲响应为 ()()()y x y x h δ77=sinc ,试用频域方法对下面每一个输入()y x f i ,，求其输出()y x g i ,。

（必要时，可取合理近似）（1）()x y x f π4=1cos ,答：()(){}(){}{}{}()(){}{}{}{}{}x x f rect x y x y x h y x f y x g x π4cos π4cos 7π4cos δ7x sin 7π4cos ,,,111111==⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛===----F F F F F F F F F F（2）()()⎪⎭⎫ ⎝⎛75⎪⎭⎫ ⎝⎛754=2y rect x rect x cos y x f π, 答：()(){}(){}{}()()(){}{}()()()()⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅*=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛==---75rect 75rect π4cos 775sinc 75f sinc 7575π4cos δ7x sin 775rect 75rect π4cos ,,,x 11112y x x f rect f x y y x x y x h y x f y x g x y F F F F F F F F（3）()()[]⎪⎭⎫⎝⎛758+1=3x rect x cos y x f π,答：()()[]()(){}(){}()()()()()()()()()()()(){}⎪⎭⎫ ⎝⎛75=75≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775≅⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛75*⎪⎭⎫ ⎝⎛4+81+4-81+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛775*8+1=⎭⎬⎫⎩⎨⎧7⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛758+1=1-1-1-1-1-3x rect f 75f sinc f rect f 75f sinc f rect f δ75f sinc f f x f rect f δ75f sinc x cos y 7x sin x rect x cos y x g y x x y x x y x x x x y x δδδδδπδπF F F F F F F F ,（4）()()()()()y rect x rect x comb y x f 22*=4, 答：()()()()(){}()(){}{}()()()()()()()()()()()()(){}()()x π6cos x π2cos f f f f f f f f f f f rect f f δf f δf f δf f δf rect f sinc 2f sinc f f comb y 7x sin y rect x rect x comb y x g y x y x y x y x y x x yx y x y x y x x y x y x 1060-3180+250=3+0530-3-0530-1+1590+1-1590+=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎭⎫ ⎝⎛-3-2120-1+6370+1-6370+41=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛7⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2⎪⎭⎫ ⎝⎛41=722*=1-1-1-1-2...,.,.,.,.,F ,.,.,.,F F F F F ,δδδδ0.25δδδ1.5 若对二维函数()()ax a y x h 2=sinc ,抽样，求允许的最大抽样间隔并对具体抽样方法进行说明。

【精品】信息光学习题

【关键字】精品信息光学习题问答题1.傅里叶变换透镜和普通成像透镜的区别。

2.相干光光学处理和非相干光光学处理的优缺点。

3.菲涅耳衍射和夫琅和费衍射的区别与联系。

4.光学传递函数在处都等于1，这是为什么？光学传递函数的值可能大于1吗？如果光学系统真的实现了点物成像，这时光学传递函数怎样？证明1.如果,则；计算题1.沿空间k方向传播的平面波可以表示为试求出k方向的单位矢量。

2.有一矢量波其表达式如下：求 1)偏振方向，2)行进方向，3)波长，4)振幅3.如图所示的“余弦波的一段”这种波列可表示为求E(z)的傅里叶变换，并画出它的频谱图。

4.“巴比涅原理是“开在挡板上的光瞳形成的衍射和与光瞳形状相同的不透明物形成的衍射象之和，等于无任何挡板时的光分布”的原理。

试利用基尔霍夫衍射公式证明此原理。

5.在系统中,输入物面的透过率为, 以单色平行光垂直照明, =m, f’=, f0 =400lp/mm, t0=0.6, t1 =0.3,问频谱面上衍射图案的主要特征: 几个衍射斑? 衍射斑沿什么方向分布? 各级衍射斑对应的衍射角sin =? 各级衍射中心强度与零级衍射斑之比.（1）在不加滤波器的情况下,求输出图象光强分布.（2）如用黑纸作空间滤波器挡住零级斑,求输出图象光强分布.（3）如用黑纸挡掉+1级斑,求输出图象光强分布.6.在图示系统中, =m<1>被处理物面最大尺寸和最高空间频率为多大?(设频谱面与物面同尺寸)<2>付里叶变换镜头的焦距和通光直径为多大?<3>欲将光栅常数的二维光栅处理成一维光栅。

给出空间滤波器的形状和尺寸。

<4>说明针孔滤波器作用并计算其大小。

7.现有两块相同的光栅, 其缝宽a,缝数N, 缝间距d =, 将他们在同一平面上相距放置, 且缝的指向相同.（1）求组合光栅的夫琅和费衍射强度分布.（2）讨论使两光栅间距()改变时，0 +3级次亮度有无变化，如果有变化则两片光栅间距变化多少时谱点由最亮变到最暗。