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《信息光學試卷(A附參考答案).doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、二、簡述題（每題6分，計：30分）1.寫出物光場U(x,y)的二維傅里葉變換表達式，并說明其物理意義。解：任意光場U(x,y),其二維傅里葉變換為其中U(fx,fy)dfxdfy是平面波exp[i2p(fxx+fyy)]的振幅，平面波的傳播方向由空間頻率（fx,fy）決定…………………………….3分物理意義：任意一光場都可以分解成無窮多個傳播方向不同的，振幅不同的平面波；.3分2.寫出菲涅耳近似條件下，像光場(輸出光場)U(x,y)與物光場(輸入光場)U(x0,y0)間的關系式簡述信息光學中，是如何在頻域中求解菲涅耳光場分布的？解：菲涅耳
2、近似條件下，U(x,y)與U0(x0,y0)間的關系式為2分在頻域中進行計算：菲涅爾衍射積分公式可以可以寫為如下卷積形式把上式兩邊進行傅里葉變換可得先按下式分別求出即可求得U(fx,fy)，把它作傅里葉逆變換就可得到菲涅爾衍射……………….4分3.如何利用透鏡的傅里葉變換性質，來獲得物光場的傅里葉頻譜？解：由透鏡的傅里葉變換性質可得，當物t(x0,y0)位于前焦平面，在單色平面光波的照射下，其后焦平面上的光場為4分可見，此時在透鏡的焦平面上，即可得到物體的準確傅里葉頻譜。也就是說；這時透鏡起到了一個傅里葉變換的作用。2分系班姓名座號………
3、…………密……………封……………線……………密……………封……………線………………… 嘉應學院物理系《信息光學》課程考試題(A)題號一二三四五六七總分復核人得分評卷人一、填空題（計：30分）1.信息光學的特點采用傅里葉分析和線性理論分析光波的傳播、衍射和成像現(xiàn)象，將光學系統(tǒng)看成是收集和傳輸光信息的系統(tǒng)，把光現(xiàn)象用通信和信息理論進行闡述；信息光學從“空域”走向“頻域”，不僅可以用光強、振幅或透過率的空間佈來描述光學圖像，也可以用空間頻率的分布和變化來描述光學圖像。2.一波長為l沿（a、b、g）方向傳播的光波，其空間頻率大小為1/l，它有3
4、個分量，分別為cosa/l、cosb/l、cosg/l；3.在直角坐標系xyz中平面光波的波動方程為或，近軸球面光波的波動方程為；4.矩形函數(shù)在光學中常用來描述單縫其傅里葉變換為sinc(fx)，d(x)函數(shù)在光學中常用來描述點光源其頻譜為1；5.若F[]＝，則有F[]＝，F(xiàn)[]=；6.系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)是指當系統(tǒng)輸入為脈沖函數(shù)時，其輸出函數(shù)即是該系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)，傳遞函數(shù)指的是系統(tǒng)脈沖響應函數(shù)的傅里葉變換；7.對理想成像系統(tǒng)[令系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)為h(x,y)]而言，在空域中，其輸出光場U(x,y)與輸入U0(x,y)間的關系用卷積表
5、示為U(x,y)=U0(x,y)*h(x,y)，用疊加積分表示為；在頻域中,表示為U(fx,fy)=U0(fx,fy)H(fx,fy)或F[U(x,y)]=F[U0(x,y)]F[h(x,y)]。8近場衍射也稱為菲涅耳衍射，其輸出光場U(x,y)與輸入光場U0(x0,y0)的關系，由系統(tǒng)論的角度可寫為，其中衍射系統(tǒng)脈沖響應函數(shù)表達式為，其含義是輸入平面上坐標原點處點光源所發(fā)近軸球面波傳輸z0距離到達輸出平面上(x,y)處所產生的光場9.就全息圖的本質而言，散射物體的平面全息，記錄過程是物光與參考光的干涉過程，記錄在干板上的是物光與參考的干
6、涉條紋，再現(xiàn)過程，是在再現(xiàn)光照明情況下光的衍射過程。若再現(xiàn)光剛好是記錄時的參考光，其再現(xiàn)像有兩個像，一個為+1級衍射光所成的原始像，另一個是-1級衍射光所成的共軛像；(再現(xiàn)像的個數(shù)與特點)10.信息光學中的空間濾波是指利用空間濾波器在物的譜面上，對物的頻譜進行調制，使其像按照人們的預期進行改變。第一頁解：(4分)寫出兩相干光波干涉條紋方程的方法：1)建立空間坐標系；2)寫出空間某點(x,y,z)兩光束的相位方程式；3)令兩者的差為2π的整數(shù)倍，整理后即得。(6分)選擇x軸上任一點A(x,0),過該點的干涉條紋方程為fyfx4.在體積全息中
7、，反射體積全息可以用白光再現(xiàn)，透射體積全息卻不能。試解釋之。解：(1)在體積全息中，再現(xiàn)光照射到全息圖上，再現(xiàn)像必須滿足布拉格條件，即，式中n是銀鹽干板的折射率，Λ是全息圖中干涉條紋的間距，λ0為再現(xiàn)光的波長，θ角為再現(xiàn)干涉條紋的夾角。2分(2)由布拉格條件可得：(2分)對反射體積全息而言，θ較大，ctgθ是個小量，波長λ對布拉格條件的影響較大，即對波長具有選擇性，在一定角度內，只有較窄波帶的光波滿足此條件。故可以用白光再現(xiàn)；(2分)對透射體積全息而言，θ較小，ctgθ是個大量，角度θ對布拉格條件的影響較大，即對角度具有選擇性，在一小角度
8、內，較寬波帶的光波都滿足此條件。白光再現(xiàn)時會出現(xiàn)色模糊，故不能用白光再現(xiàn)。5.如圖所示，航空攝影得到的照片往往留有接縫。如何用光學方法消除接縫？(要求：(1)畫出空間濾波器示意圖，(2)實驗裝
