光电测试技术-复习题

15）怎样实现激光束的压缩 答：P149-151 页 16）解释一下激光多普勒效应？ 答：P160-162 页，总结 17）影响干涉条纹对比度的主要因素？ 答：光源的时间相干性； 光源的空间相干性； 相干光束的光强不等； 杂散光的存在； 各光束的偏振状态差异； 振动、空气扰动、干涉仪结构的刚性不足等。 18）三角法测距的基本原理? 答：P312 页，直射式、斜射式，文字加公式 19）内光电效应和外光电效应区别？哪些探测器是基于内光电效应的？哪些探测器是基于 外光电效应的？ 答：P38-50 页，总结 外光电效应是指在光的作用下， 物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象， 又叫光电子发 射效应。 内光电效应指光照在物体上， 使物体的电导率发生变化， 或产生光生电动势的现象， 分为光电导效应和光生伏特效应。 光电子发射效应——光电管、光电倍增管 光电导效应——光敏电阻 光生伏特效应——光电二极管、光电三极管、光电池 20）热探测器的基本种类和探测原理？ 答：P51-53 页，总结 21）朗伯辐射体的主要辐射特征是什么？现实中哪些辐射体/反射面，具备该特性？ 答：P13-14 页，总结 朗伯辐射体各个方向上的辐射亮度不变 当被光照的表面是理想漫反射表面时， 则由该表面辐射的光强服从余弦定律， 即朗伯辐射体 表面在某方向辐射光强随该方向和法线之间夹角余弦变化。
I i ( x, y ) a b cos[ ( x, y ) i ] a b cos[ ( x, y ) ( i )] a b cos cos( i ) b sin sin( i )
i 0,

2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
, ,
4
3 ，步长 2 2
相位： ( x, y ) tan
1 i 1 n
I ( x, y) sin
i i 1 i
n
i
I ( x, y) cos
，静态
i
Er2 Et2 Er Et cos[t φ( x, y )] 激光外差干涉： i ( x, y, t ) 2 2
相位： φ( x, y ) φ( x0 , y0 ) t 2 πt / (1/ ) ，动态
I 2 ( x, y ) a b 2 2 cos b 2 2sin I 3 ( x, y ) a b 2 2 cos b 2 2sin

( x, y ) tan 1
四步移相：
I 3 ( x, y ) I 2 ( x, y ) I1 ( x, y ) I 2 ( x, y )
fD

2n sin k
fD
方式(2)——利用干涉理论：条纹间隔： d f

2sin k
，流体速度： u x f d * d f
30）激光外差干涉和传统干涉异同点是什么？激光外差干涉条纹是不是满足基本干涉条件 的干涉条纹？为什么？ 答：从如何形成条纹，满不满足干涉条件等方面解释。 能够产生干涉的两光波必须满足三个基本相干条件：频率相同、振动方向、相同恒定的相位 差。 在外差干涉测试技术中， 在两束相干光波中引入一个小的频率差， 引起干涉场中的干涉条纹 不断扫描， 经光电探测器将干涉场中的光信号转换为电信号， 由电路和计算机检出干涉场的 相位差。 31）激光外差干涉中，是如何处理干涉图的，即如何获得待测波面的位相差的？ 答：P217 页，过零时间分别为 t 和 t0 ：
29）图中，所用波长为 532nm 激光，半角 K 为 0.3 分，1、问获得的条纹间隔为多少？2、 如果系统产生的频差为 3KHz，则待测流体的速度为多少？
答：P163-166 页，注意 0.3 分换算成度数，怎么换算 方式(1)——利用多普勒效应： v

2n cos
fD

2n cos(90 k )
图 1 光学系统的传递函数（实线所示） ，一图像的频谱分布（虚线所示） 25）激光束自准直的实现方式 答：P151-152 页 26）激光相位测距与脉冲激光测距的差异？ 答：P168-172 页，总结 27）提高干涉仪分辨率的方式 答：光学倍频、相位细分 28）解释静态二次曝光全息干涉技术 答：P208-209 页，总结
φ( x, y ) φ( x0 , y0 ) (t t0 ) t 2πt / (1/ )
32）已知一移相干涉仪中，其干涉场的光强表达式如下，请设计合理的移相步长，并求得 待测波面的位相差？
I( ) a b cos ，其中： a x 3 y 3 ,b x y
2.18
按接触关系分类——接触式，非接触式； 按被测量的变化快慢分类——静态检测，动态检测； 按检测系统是否施加能量分类——主动式，被动式； 按照输出结果是否反馈分类——开环测量，闭环测量。 7）定焦就是确定物镜的最佳相面位置，请简述一下目前手机所用的照相系统，拍照时，预 按压快门，能观察到一个清楚的定焦过程，请简述该过程的基本原理？ 答： 计算机通过光学系统和图像采集设备采集到一系列的数字图像； 对每一帧图像进行实时 处理，判断聚焦是否准确、成像是否清晰；给出反馈信号控制镜头的运动，直到采集到的图 像符合使用要求， 即完成自动定焦。 采用图像处理法实现自动调焦的一个关键问题就在于图 像清晰度评价函数的选取，比如计算图像的灰度梯度函数，其函数值的变化，可以判别所拍 照片的清晰度，完成定焦。 8）何为对准和调焦？ 答：P55-56 页：对准和调焦的定义，以及表示。 9）解释光源的温度？ 答：P27 页：色温、相关色温 10）什么是点扩散函数？ 答：P95 页 11）光学传递函数的物理含义是什么？其和点扩散函数是什么关系？ 答：P95-96 页，总结 OTF 描述了像的调制度与物的调制度之比，以及相位改变的多少。因此，OTF 表征了非相 干光学系统成像质量的好坏。 12）如果光学系统是理想光学系统，其光学传递函数如何？ 答：点扩散函数为 函数 光学传递函数为 1，公式推导 13）解释一下激光纵模、横模？ 答：P142-144 页 14）怎样实现激光束的聚焦 答：P148 页
《光电测试技术》第 2 版，范志刚
课后复习题： （37 个） P54 页： 1.1 P105 页：2.1 P138 页：3.8 P172 页：4.1 P236 页：5.1 P342 页：8.4 补充复习题： （33 个） 1）照度和出射度的区别和联系？ 答：P11 页：各自的定义，区别在于所指的对象不同，联系是同样物理量纲（单位） 2）光电测试系统的构成及各部分的功能？ 答：自己总结 3）对一个照明用的 LED 光源，用那些辐射度学的指标来评价比较客观？这些指标和消费 者使用如何联系起来？ 答：P26-28 页：光源特性参数 4）解释测量、测试 答： 测量就是将被测量和一个作为测量单位的标准量进行比较， 并确定被测量是测量单位的 若干倍或几分之几的过程。 用来确定被测对象的量值和属性为目的的全部操作；是测量、检验与试验的总称。 5）光度学和辐射度主要区别是研究的电磁波的范围不一样，以及涉及不涉及人眼的特性； 共同点是其都是对物理量的统计，为了精确计算二者之间的联系，请问二者量纲是如何统 一起来的？ 答：P12 页：光通量和辐射通量之间的关系，以及简单的解释。 6）测试方法分类 答：按检测过程分类——直接法，间接法，组合法； 按检测方式分类——偏差式，零位式，微差式 ； 1.2 2.15 3.10 4.2 5.2 1.5 2.17 3.11 4.3 5.4 4.4 5.6 4.5 5.7 4.6 5.8 4.7 5.9 4.8 5.10 4.9 5.11 4.10 4.11 1.6 1.7 1.10 2.21 1.12 1.13
i i
( x, y ) tan
1 i 1 4
I ( x, y) sin
i 1 i
I ( x, y) cos
tan 1
i
I 4 ( x, y ) I 2 ( x, y ) I1 ( x, y ) I 3 ( x, y )
33）激光移相干涉条纹和外差干涉条纹的本质区别是什么？ 答：自己总结，提示： 激光移相干涉： I ( x, y, ti ) a b cos[ ( x, y ) (ti )]
答：三步移相：
I i ( x, y ) a b cos[ ( x, y ) i ] a b cos[ ( x, y ) ( i )] a b cos cos( i ) b sin sin( i ) i 3 5 ，步长 , 4 4 4 2 I1 ( x, y ) a b 2 2 cos b 2 2sin ,
22）激光的时间相干性和相干长度，二者是什么关系？(用公式说明) 答：P140-141 页，总结
Lc
L 2 c 2 1 ， tc c c c
23）实际中如果满足相干条件，是不是就一定能看到干涉条纹？ 答：不是，还要看对比度。 24）某一光学系统的光学传递函数如图 2 所示，一图像的傅立叶变化后的功率谱分布如图 2 所示，那么经过该光学系统后，其功率谱如何？（作图回答） 答：经过该光学系统后，其功率谱为输入图像的功率谱与光学传递函数的乘积。