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01cos2tttx，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()xyxyff2、一个函数的“等效面积”XY可定义为(,)(0,0)XYgxydxdyg，而g的“等效带宽”则通过它的变换式G由下式定义：(,)(0,0)XYXYXYffGffdfdfG。证明：1XYXYff。四、计算题（共34分）1、已知一平面波的复振幅表达式为(,,)exp[(234)]UxyzAjxyz，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，频率的宽度为，试证明：。式中和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8210nm，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分）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pz,rz,010cmz,问像距iz是多少？（3分）（2）设pz，02rzz，010cmz，问iz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[22yx的付里叶变换为________________。A、1B、),(yxffC、)](exp[22yxff3、1的付里叶变换为_________________。A、),(yxffB、)sgn()sgn(yxC、)()(yxfCombfComb4、余弦函数xf02cos的付里叶变换为_________________。A、)]()([2100ffffxxB、)sin()sin(yxffC、15、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________baxyOA、)2(1JB、1C、),(yxff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[),(yfxfiAUyxyx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、cosxfcosxfB、cosxfcosyf12、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、f4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物体全部细节的原因。A、高通B、低通C、带通D、带阻16、衍射受限光学系统是指_________________，仅考虑光瞳产生的衍射限制。A、不考虑像差的影响B、考虑像差的影响17、相干传递函数是相干光学系统中_________________的付里叶变换。A、点扩散函数B、脉冲响应C、复振幅18、光学传递函数是非相干光学系统中_________________的付里叶变换。A、点扩散函数B、脉冲响应C、光强19、对相同结构的光学系统而言，相干传递函数和光学相干传递函数的截止频率的关系为_________________。A、相等B、前者为后者的两部C、后者为前者的两倍20、通过全息技术可以记录物体的全息图，光波再次照明全息图。由于____________可产生物体全部信息的三维象。A、干涉效应B、衍射效应C、投影效应三、计算题（每题10分）1、已知函数)2exp(0)(xfiAUx求下列函数，并作出函数图形（1）2)(xU（2）)()(xxUU（3）2)()(xxUU（4）2)()(xxUU2、已知线性不变系统的输入为)()(xCombgx，系统的传递函数为)(bfrect，若b取下列值，求系统的输出)('xg。（1）1b（2）4b（3）6b3、已知线性不变系统的输入为)()(xCombgx，系统的传递函数为)(bftri，若b取下列值，求系统的输出)('xg。（1）5.0b（2）2b（3）4b4、衍射受限的相干成像系统①其出瞳为边长L的正方形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率②若出瞳为长a，宽b的矩形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率。