信息光学答案

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

3．高斯函数exp[B、矩形和狭缝

??(x2 C、其它形状

?y)]2常用来描述激光器发出的________________ B、高斯光束

C、其它光束

A、平行光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互相关是两个信号之间存在多少

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

3．高斯函数exp[B、矩形和狭缝

??(x2 C、其它形状

?y)]2常用来描述激光器发出的________________ B、高斯光束

C、其它光束

A、平行光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互相关是两个信号之间存在多少

第二章作业

2.4 试阐述傅里叶自成像与一般几何成像的不同。 2.5 为什么说自由空间的菲涅尔衍射过程是一个低通滤波过程？其截止频 率是多少？ 2.6 光场从入射面经自由空间传输至某一距离后，在观测面上某点得到零 强度分布。现在入射面上先后放置两互补衍射屏，试问在观测点处先后所 得的强度有什么关系？说明理由。

x y 2 x y 2 解：1)双矩孔透射率函数为： t x , y rect , rect , 1 1 1 1 1 1

X

Y

X

Y

用单位振幅的单色平面波垂直照明，其透射光场为： Ut x1, y1 t x1, y1 2)在观察面上的衍射场为：2 2 y0 1 ikz i 2kz x0 U 0 ( x0 , y0 ) e e U t ( x1 , y1 ) i z 2 2 y0 1 ikz i 2kz x0 x y 2 x1 y1 2 = e e rect 1 , 1 rect , i z Y Y X X

2 2 eikz i 2kz ( x0

河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷

（2005 — 2006学年第2学期）

考核科目 信息光学 课程类别 必修课 考核方式 闭卷 卷别 A 题号 得分 评卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 一、填充题：（共20分，每小题4分）

系统，对光波的复振幅而言，光学系统是非线性系统。

限制。

3、透镜实现傅立叶变换的条件为：1/p+1/q=1/f，其中p 是照明光源到透镜距离，q

是观察屏到透镜的距离。

4、按记录时物光和参考光位置分类，光学全息分为同轴全息和离轴全息。 5、在相干光学处理中实现图像相减分为：复振幅相减、强度相减，时实和非时实

相减。在强度相减中是采用空域编码和频域解码的方法 二、选择题：（共20分，每小题4分）

1、一单位振幅的单色平面波，波矢Ｋ与x轴夹角为45°,与y轴夹角为45°，其复振幅在x, y方向的空间频率为 a. ζ=222222，η= b. ζ=，η= c. ζ=π，η=π 2?2?22221、在非相干光学系统中，对光波强度分布而言，光学系统是线性空不变

2、衍射受限成像系统是指不考虑几何像差，而仅

读书破万卷 下笔如有神

一、选择题（每题2分，共40分）

1．三角函数可以用来表示光瞳为________________的非相干成像系统的光学传递函数。

A、矩形

B、圆孔

C、其它形状

2．Sinc函数常用来描述________________的夫琅和费衍射图样

A、圆孔

B、矩形和狭缝

C、其它形状

3．高斯函数exp[??(x2?y2)]常用来描述激光器发出的________________

A、平行光束

B、高斯光束

C、其它光束

4．圆域函数Circ(r)常用来表示________________的透过率

A、圆孔

B、矩孔

C、方孔

5．卷积运算是描述线性空间不变系统________________的基本运算

A、输出-输入关系 B、输入-输出关系

C、其它关系

6．相关（包括自相关和互相关）常用来比较两个物理信号的________________

A、相似程度

B、不同程度

C、其它关系

7．卷积运算有两种效应，一种是展宽，还有一种就是被卷函数经过卷积运算，其细微结构在一定程度上被消除，函数本身的起伏振荡变得平缓圆滑，这种效应是________________

A、锐化 B、平滑化

C、其它

8互

学院 物信学院 出卷教师 系主任签名 制卷份数 专 业 班级编号

江汉大学2009 —2010 学年第 1 学期

考 试 试 卷

课程编号： 课程名称： 信息光学 试卷类型：A□、B□卷 考试形式：开□、闭□卷 考试时间： 分钟 题号 得分 得分 一 评分人 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分人 一、填空题（共30分，每空3分）

1. 若一个系统同时具有 和 时,则称此系统为线性系统。

2. 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。 3. 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 。

4. 与微波一样，光波是一种 波，其在真空中的速度 米/秒。 5. 空间滤波的目的是通过有意识的改变像的 使像产生

第二章作业

2.4 试阐述傅里叶自成像与一般几何成像的不同。 2.5 为什么说自由空间的菲涅尔衍射过程是一个低通滤波过程？其截止频 率是多少？ 2.6 光场从入射面经自由空间传输至某一距离后，在观测面上某点得到零 强度分布。现在入射面上先后放置两互补衍射屏，试问在观测点处先后所 得的强度有什么关系？说明理由。

x y 2 x y 2 解：1)双矩孔透射率函数为： t x , y rect , rect , 1 1 1 1 1 1

X

Y

X

Y

用单位振幅的单色平面波垂直照明，其透射光场为： Ut x1, y1 t x1, y1 2)在观察面上的衍射场为：2 2 y0 1 ikz i 2kz x0 U 0 ( x0 , y0 ) e e U t ( x1 , y1 ) i z 2 2 y0 1 ikz i 2kz x0 x y 2 x1 y1 2 = e e rect 1 , 1 rect , i z Y Y X X

2 2 eikz i 2kz ( x0

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t?t0?t1cos2??x，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

若一个系统具有叠加性和均匀性则这个系统是线性系统，其中叠加性指的是系统对几个激励的线性组合的整体响应等于个单个激励所产生的响应的线性组合，均匀性指的是响应量和激励信号同乘一个常数仍保持线性关系。a?x?x0?1x?x0?2矩形函数：rect()??2，fN(x,y)?Nrect(Nx)rect(Ny)a?其它?0x?x0sin?(x?x0)aSinc函数：sinc（）?，fN(x,y)?N2Sinc(Nx)Sinc(Ny)a?(x?x0)a?xxx?三角函数：Tir（）??（）??1?ax?aaa?其它?0xx2??高斯函数：Gaus（）?exp???（），fN(x,y)?N2exp?N2?(x2?y2)?aa????12?22x2?y22N?1（x?y）?a，f(x,y)?圆域函数：Circ（）??Circ(Nx2?y2)Na??其它?01贝塞尔函数：fN(x,y)?N2J1(2N?x2?y2)x2?y2?(x,y)?0x?0?????函数的定义及性质：??(x,y)dxdy?1??????????y?0筛选性质：??f(x,y)?(x?x0,y?y0)dxdy?f(x0,y0)比例性质：?(ax,by)?1?(x,y)ab相乘性质：f(x

该文档包含了信息光学基础数学知识,标量衍射理论及透镜的傅立叶特性的知识总结。

信息光学部分章节小结

第一部分：数学基础

一 几个常用函数

（1）矩形函数：该二维矩形函数可用来描述无限大不透明屏上矩形孔的透过率。 xyxyrect(,) rect() rect() abab

ab 1,x ,y 2 2 （a>0,b>0）

0,others

（2）sinc函数：sinxyxysin( x/a)sin( y/b) (a>0,b>0) ,) sinc() sinc() abab x/a y/b

(3)阶跃函数： x 0 0a x 1xstep() 0 a 2a 1x 0 a （4）符号函数：

x 1 0 ax x sgn() 0 0a a

1x 0 a

（5）三角函数：二维三角函数可用来表示一个光瞳为矩形的非相干成像系统的光学传递函数 xyxy (,) () ()abab xyxy , 1 (1 )(1 ), abab 0,others

（6）高斯函数