3信息光学试卷
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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01cos 2t t 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 f
2、 一个函数的“等效面积”XY ∆可定义为
(,)(0,0)
XY g x y dxdy
g ∞∞
-∞-∞
∆=
⎰⎰,
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 X
Y X Y
f f G f
f 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。(8分)
2、 若光波的波长宽度为λ∆,频率的宽度为ν∆,试证明:
ν
λ
ν
λ
∆∆=
。式中ν和λ分别
为该光波的频率和波长。对于波长632.8nm 的He-Ne 激光,波长宽度8
210nm λ-∆=⨯,试计算它的频率宽度和相干长度。(10分)
3、 求下图所示的衍射屏的夫琅和费衍射图样的强度分布。设衍射屏由单位振幅的单色平面
波垂直照明。(10
4、 要制作一全息图,记录时用的是氩离子激光器波长为488.0nm 的光,而成像时则用He-Ne
激光器波长为632.8nm 的光:
(1) 设p z =∞,r z =∞,010cm z =,问像距i z 是多少? (3分)
(2) 设p z =∞,02r z z =,010cm z =,问i z 是多少?放大率M 是多少?(3分)
一、选择题(每题2分)
1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。
A 、光线的光路计算
B 、光的电磁场理论
C 、空间函数的付里
叶变换
2、高斯函数)](exp[22y x +-π的付里叶变换为________________。 A 、1
B 、),(y x f f δ
C 、
)](exp[2
2
y x f f +-π
3、1的付里叶变换为_________________。 A 、),(y x f f δ
B 、)sgn()sgn(y x
C 、
)()(y x f Comb f Comb
4、余弦函数x f 02cos π的付里叶变换为_________________。 A 、)]()([2
1
00f f f f x x ++-δδ
B 、)sin()sin(y x f f
C 、1
5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________
A 、
ρ
πρ)
2(1J B 、1
C 、),(y x f f δ
6、在付里叶光学中,通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。
A 、非线性系统
B 、线性系统
7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。
A 、脉冲响应
B 、相干传递函数
8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。
A 、脉冲响应
B 、相干传递函数
9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。
A 、点扩散函数
B 、非相干传递函数(光学传递函数)
10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。
A 、点扩散函数
B 、非相干传递函数(光学传递函数)
11、某平面波的复振幅分布为)](2exp[),(y f x f i A U y x y x +=π那么其在不同方向的空间频率为_________________,它也是复振幅分布的空间频谱。
A 、λ
α
cos =
x f λ
β
c o s =
x f
B 、α
λ
cos =
x f β
λ
c o s =
y f
12、在衍射现象中,当衍射孔越小,中央亮斑就_________________。 A 、越大
B 、越小
C 、不变
13、物体放在透镜_________________位置上时,透镜的像方焦面上才能得到物体准确的付里叶频谱(付里叶变换)。
A 、之前
B 、之后
C 、透镜前表面
D 、透镜的
前焦面
14、_________________是实现对空间物体进行信息处理和变换的基本光路结构。
A 、单透镜系统
B 、f 4系统
15、光学成象系统类似一个_________________滤波器,它滤掉了物体的高频成分,只允许一定范围内的低频成分通过系统,这正是任何光学系统不能传递