信息光學(xué)復(fù)習(xí)提綱-(華南師范大學(xué)).doc

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1、信息光學(xué)復(fù)習(xí)提綱（自編）第一章二維線性系統(tǒng)1．空間頻率的定義是什么？如何理解空間頻率的標(biāo)量性和矢量性？2．空間頻率分量的定義及表達(dá)式？3．平面波的表達(dá)式和球面波的表達(dá)式？4．相干照明下物函數(shù)復(fù)振幅的表示式及物理意義？5．非相干照明下物光強(qiáng)分布的表示式及物理意義？6．線性系統(tǒng)的定義7．線性系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)的表示式及其作用8．何謂線性平移不變系統(tǒng)9．卷積的物理意義將輸入函數(shù)分解為許多不同位置的函數(shù)的線性組合，每個(gè)脈沖按其位置不同分別加權(quán)然后疊加起來(lái)，就得出系統(tǒng)對(duì)輸入函數(shù)的整體響應(yīng)。（注意：與線性疊加的意義相似，不同的是它不隨位置變化而變

2、化----線性空不變。）10．線性平移不變系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及其意義11．線性平移不變系統(tǒng)的本征函數(shù)（有兩個(gè)本征函數(shù)，08級(jí)填空題）第二章光的標(biāo)量衍射理論1．衍射的定義衍射規(guī)律是光波傳播的基本規(guī)律何謂衍射:索末菲定義：不能用反射或折射來(lái)解釋的光線對(duì)直線光路的任何偏離惠更斯—菲涅爾定義：光波在傳播過(guò)程中波面受到限制，使自由完整的波面產(chǎn)生破缺的現(xiàn)象稱(chēng)為衍射現(xiàn)代定義：光波在傳播過(guò)程中不論任何原因?qū)е虏ㄇ暗膹?fù)振幅分布（包括振幅分布和位相分布）的改變，使自由傳播光場(chǎng)變?yōu)檠苌涔鈭?chǎng)的現(xiàn)象，都稱(chēng)為衍射。2．惠更斯-菲涅耳原理（08級(jí)簡(jiǎn)答填空題）任何時(shí)

3、刻波面上的每一點(diǎn)都可作為次波的波源，各自發(fā)出球面次波；在以后的任何時(shí)刻，所有這些次波波面的包絡(luò)面形成整個(gè)波在該時(shí)刻的新波面?；莞乖淼臄?shù)學(xué)表達(dá)式：設(shè)點(diǎn)是點(diǎn)源發(fā)出的一個(gè)球面單色波陣面的瞬時(shí)位置，P點(diǎn)是光擾動(dòng)待定的一點(diǎn)。按惠更斯—菲涅耳原理，得點(diǎn)面元對(duì)P點(diǎn)擾動(dòng)的貢獻(xiàn)為：P點(diǎn)的總擾動(dòng)為：式中：C為常數(shù)，為傾斜因子3．衍射的基爾霍夫公式及其線性表示線性表示：觀察平面上光場(chǎng)的復(fù)振幅分布，等于孔經(jīng)平面上透射光場(chǎng)的復(fù)振幅與脈沖響應(yīng)的卷積因此，衍射系統(tǒng)可以等效于一個(gè)線性空不變系統(tǒng)，故可用線性系統(tǒng)理論分析衍射現(xiàn)象，這一結(jié)論是傅里葉變換與光學(xué)互相結(jié)

4、合的紐帶之一。4．菲涅耳衍射公式及其近似條件菲涅耳衍射條件：滿足該條件的區(qū)域稱(chēng)為菲涅耳區(qū)5．菲涅耳衍射與傅立葉變換的關(guān)系-----菲涅爾衍射公式的傅里葉變換表達(dá)形式可見(jiàn)：觀察平面上的復(fù)振幅分布正比于的傅里葉變換，觀察平面上光場(chǎng)的函數(shù)分布隨著增大會(huì)發(fā)生變化。----即沿軸亮暗交替6．會(huì)聚球面波照明下的菲涅耳衍射為了消除菲氏衍射中的影響，可以采用會(huì)聚球面波照明的方法即：觀察屏上的菲涅耳衍射圖樣的復(fù)振幅分布與衍射屏上的復(fù)振幅透過(guò)率的傅里葉變換成正比。7．夫瑯和費(fèi)衍射公式8．夫瑯和費(fèi)衍射的條件及范圍或：9．夫瑯和費(fèi)衍射與傅立葉變換的關(guān)系表

5、明：觀察屏上光場(chǎng)復(fù)振幅分布正比于衍射屏上透射光復(fù)振幅分布的傅里葉變換。特殊地：當(dāng)用單位振幅平面波垂直照明衍射物時(shí)衍射屏平面上透射光場(chǎng)的復(fù)振幅為：10．矩形孔的夫瑯和費(fèi)衍射衍射平面的光強(qiáng)度為：11．圓孔的夫瑯和費(fèi)衍射強(qiáng)度分布為：第三章光學(xué)成象系統(tǒng)的衍射特性及頻率傳遞函數(shù)1．透鏡的位相變換函數(shù)2．透鏡焦距的判別透鏡的位相函數(shù)平面波入射時(shí)只要按照符號(hào)規(guī)則去確定曲率半徑的正負(fù)，求出透鏡焦距的正負(fù)，就可知道該透鏡在光路中所起的作用。3．物體位于透鏡各個(gè)部位的變換作用1.物體放在緊貼透鏡前平面時(shí)其在透鏡后焦面上的復(fù)振幅分布物后：透鏡后：后焦面

6、上：1）透鏡后焦面上的光場(chǎng)分布正比于透明物體透過(guò)率函數(shù)的傅里葉變換2）它的空間頻率取值與后焦面坐標(biāo)的關(guān)系由給出。3）利用透鏡能較方便地實(shí)現(xiàn)夫瑯和費(fèi)衍射4）記錄和觀察平面的光強(qiáng)分布式中：2.物體放在透鏡前焦面時(shí)其在透鏡后焦面上的復(fù)振幅分布重要的結(jié)論：當(dāng)復(fù)振幅的透過(guò)率為的透明物體放在透鏡的前焦面上，在單位振幅平面波垂直照明下，則在透鏡的后焦面上獲得的準(zhǔn)確的傅里葉變換。傅里葉變換前的位相因子消失。后焦面上的位相分布與物體頻譜的位相分布完全相同。3.物體放在緊貼透鏡后平面上時(shí)它在透鏡后焦面上的復(fù)振幅分布4.一般情況1.物在透鏡前2.物在透

7、鏡后考察上兩式可知：不管物體置于透鏡前或后，只要觀察面是光源共軛象面，其衍射都屬于夫瑯和費(fèi)型衍射即：衍射物光場(chǎng)（象面光場(chǎng)）與衍射物之間存在傅里葉變換關(guān)系。4．幾種典型的傅立葉變換光路1物體在透鏡前2物體在透鏡后1.照明的圓形區(qū)域大于物體尺寸，投影光瞳函數(shù)可從式子中略去。2.照明的圓形區(qū)域小于物體，后焦面上光場(chǎng)分布也正比于有效物體的傅里葉變換，這時(shí)，有效物體可表示為t(x0,y0)(x0f/d0,y0f/d0)。5．透鏡的脈沖響應(yīng)對(duì)于一個(gè)線性系統(tǒng)，在空間域中:如果系統(tǒng)是線性空間不變系統(tǒng)，則：h是線性系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)在頻率域中，輸入輸出

8、的關(guān)系為：系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：是脈沖響應(yīng)的傅里葉變換，系統(tǒng)在頻率域中的特性，完全由表征6．相干傳遞函數(shù)與光瞳函數(shù)的關(guān)系相干傳遞函數(shù)的意義：1、它表征相干照明下衍射受限系統(tǒng)的成象特性2、可根據(jù)式用乘法運(yùn)算確定輸入與輸出的關(guān)系3、上式表明，相干傳遞函數(shù)與光