傅里叶光学第3版课后答案

复习资料

1 傅里叶变换

F f x , f y f x, y e

2i fx x fy y dxdy F{f (x, y )}

式中

H 0 (fx,fy)

fx 和 fy 称为空间频率，

F fx , f y

F fx , f y

出瞳重叠面积 (fx, fy) 出瞳总面积 0

称为 F(x,y)的傅里叶谱或空间频谱。

F (fx,fy)

和 F(x,y)分别称为函数 f(x,y)的振幅谱和相位谱，而 称为 f(x,y)的功率谱。

2 逆傅里叶变换

f ( x, y )

F ( fx , fy )e

[ 2 i ( f x x f y y )

fxfy F 1 {F ( fx , fy )}

3 函数 f(x,y)存在傅里叶变换的充分条件是： f(x,y)必须在 xy 平面上的每一个有限区域内局部连续，即仅存在有 限个不连续结点 f(x,y)在 xy 平面域内绝对可积 f(x,y)必须没有无穷大间短点 4 物函数 f(x,y)可看做是无数振幅不同，方向不同的平面线性叠加 的结果 5 sinc 函数常用来描述单缝或矩孔的夫琅禾费衍射图样 6 在光学上常用矩形函数不透明屏上矩形孔，狭缝的

物理光学 潍坊学院 衍射和傅里叶光学基础

第二章 衍射和傅里叶光学基础

物理光学 潍坊学院 衍射和傅里叶光学基础

傅里叶光学：现代光学的一个分支，将电信理论中使用的傅里叶分析方 法移植到光学领域而形成的新学科。在电信理论中，要研究线性网络怎样收集和传输电信号， 一般采用线性理论和傅里叶频谱分析方法。 在光学领域里，光学系统是一个线性系统，也可采用线性 理论和傅里叶变换理论，研究光怎样在光学系统中的传播。 电信理论处理的是电信号，是时间的一维函数，频率是时 间频率，只涉及时间的一维函数的傅里叶变换； 在光学领域，处理的是光信号，它是空间的三维函数，不 同方向传播的光用空间频率来表征，需用空间的三维函数 的傅里叶变换。

2/38

物理光学 潍坊学院 衍射和傅里叶光学基础

傅里叶光学与光学理论一门新的理论总是要完成下列几项任务： 逻辑上自洽，也就是讲，自身要完整 能够解释原有理论的可以解释的那些内 容，并且得出相同的结论 能够解释原有理论难以解释甚至无法解 释的内容 能够增添新的内容，得到新的结论，开 拓新的领域，提出新的观点3/38

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傅里叶光学与光学理论傅里叶光学自身理论是完整的 它可以解释几何光学的成像原理 它

波动光学

一、概念选择题

1. 如图所示，点光源S置于空气中，S到P点的距离为r，若在S与P点之间置一个折射率为n（n＞1），长度为l的介质，此时光由S传到P点的光程为（ D ） （A）r （B）r?l l （C）r?nl （D）r?l(n?1)

· · r 2. 在相同的时间内，一束波长为?的单色光在空气中和在玻璃中（ C ） （A）传播的路程相等，走过的光程相等； （B）传播的路程相等，走过的光程不相等； （C）传播的路程不相等，走过的光程相等；

（D）传播的路程不相等，走过的光程不相等。

3. 来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光照射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于（ C ）

（A）白光是由不同波长的光构成的 （B）两光源发出不同强度的光 （C）两个光源是独立的，不是相干光源 （D）不同波长,光速不同 4. 真空中波长为?的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l, 则A、B两点光振动位相差

1

下如程方态状的统系

图构结拟模统系出输双--入输双03-1图

下如图构结拟模的统系 解

图构结块方统系72-1图

案答后课社版出业工械机生万唐豹刘版3第论理制控代现

。式达表间空态状其立建并 图构结拟模的统系72-1图求试 1-1

章一第

2

。程方出输的量出输为作压电的上2R阻电以和 程

方态状的量变态状为作压电的上容电和流电的中感电以求 量入输为)t(u压电以。示所82-1图如路电有2-1

6x 5x 4x 0 3x 2 x 1x

00

1

0000

1 y

00

K 1J

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1

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10

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x 5 x

4x 3x 2x 1x

为式达表程方出输及式达表间空态状的统系 以所 1x y则 y )s( 令

u

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3

。阵

数函递传和式达表间空态状其求试 示所03-1图如图构结拟模其 统系的2y 1y出输两

1

下如程方态状的统系

图构结拟模统系出输双--入输双03-1图

下如图构结拟模的统系 解

图构结块方统系72-1图

案答后课社版出业工械机生万唐豹刘版3第论理制控代现

。式达表间空态状其立建并 图构结拟模的统系72-1图求试 1-1

章一第

2

。程方出输的量出输为作压电的上2R阻电以和 程

方态状的量变态状为作压电的上容电和流电的中感电以求 量入输为)t(u压电以。示所82-1图如路电有2-1

6x 5x 4x 0 3x 2 x 1x

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为式达表程方出输及式达表间空态状的统系 以所 1x y则 y )s( 令

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数函递传和式达表间空态状其求试 示所03-1图如图构结拟模其 统系的2y 1y出输两

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

光纤光学课后答案

【篇一：光纤应用习题解第1-7章】

>1．详述单模光纤和多模光纤的区别（从物理结构，传播模式等方面）

a：单模光纤只能传输一种模式，多模光纤能同时传输多种模式。单模光纤的折射率沿截面径向分布一般为阶跃型，多模光纤可呈多种形状。纤芯尺寸及纤芯和包层的折射率差：单模纤芯直径在10um左右，多模一般在50um以上；单模光纤的相对折射率差在0.01以下，多模一般在0.01—0.02之间。

2．解释数值孔径的物理意义，并给出推导过程。

a:：na的大小表征了光纤接收光功率能力的大小，即只有落入以?m为半锥角的锥形区域之内的光线，才能够为光纤所接收。 3．比较阶跃型光纤和渐变型光纤数值孔径的定义，可以得出什么结论？

a：阶跃型光纤的na与光纤的几何尺寸无关，渐变型光纤的na是入射点径向坐标r的函数，在纤壁处为0，在光纤轴上为最大。 4．相对折射率差的定义和物理意义。 n12-n22n1-n2 a：d= 2n12n1

d的大小决定了光纤对光场的约束能力和光纤端面的受光能力。 5．光纤的损耗有哪几种？哪些是其固有的不能避免，那些可以通过工艺和材料的改进得以降低？

a：固有损耗：光纤材料的本征吸收和本征散射。 非固

3.1 证明反射定律符合费马原理。

证明：设两个均匀介质的分界面是平面，它们的折射率为n1和n2。光线通过第一介质中指定的A点后到达同一介质中指定的B点。为了确定实际光线的路径，通过A,B两点作平面垂直于界面，OO'是它们的交线，则实际光线在界面上的反射点C就可由费马原理来确定，如下图所示。

(1)反证法：如果有一点C'位于线外，则对应于C'，必可在OO'线上找到它的垂足C''.由于AC'?AC'',BC'?BC'',故光线AC'B总是大于光程AC''B而非极小值，这就违背了费马原理，故入射面和反射面在同一平面内得证。

(2)在图中建立坐XOY坐标系，则指定点A,B的坐标分别为（x1，y1）和（x2，y2），未知点C的坐标为（x，0）。C点是在A'、B'之间的，光程必小于C点在A'B'以外的相应光程，即x1?x?v2，于是光程ACB为

nACB?nAC?nCB?n(x?x1)?y1?n(x2?x)?y2

d根据费马原理，它应取极小值，即(n1ACB)?0

dxn1(x?x1)n1(x2?x)??d??n(AC?CB)?n(sini?sini)?0(n1ACB)?ACCBdx(x?x1)2?y12(x2?x)2?y221111111122222

第一章

1 ．生命体细胞作为基本单位的组构，有哪些重要的特点？

细胞是生命的基本单元。生物有机体（除病毒外）都是由细胞组成的。细胞由一层质膜包被：质膜将细胞与环境分隔开来，并成为它与环境之间进行物质与能量转换的关口。在化学组成上，细胞与无生命物体的不同在于细胞中除了含有大量的水外，还含有种类繁多的有机分子，特别是起关键作用的生物大分子：核酸、蛋白质、多糖、脂质。由这些分子构成的细胞是结构异常复杂且高度有序的系统，在一个细胞中除了可以进行生命所需要的全部基本新陈代谢活动外，还各有特定的功能。整个生物体的生命活动有赖于其组成细胞的功能的总和。 2。分类阶元和界的划分？生物分界代表性人物？如二界系统为瑞典林奈。

界、门、纲、目、科、属、种（递减）

林奈：二界系统、海克尔：原生生物界 惠特克：五界(原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界)

3 ．在五界系统中，为什么没有病毒？

五界系统根据细胞结构和营养类型将生物分为五界，病毒不具细胞形态，由蛋白质和核酸组成，没有实现新陈代谢所必需的基本系统，不包含在五界系统中。

4 ．在二界或三界系统中，细菌、真菌均隶属于植物界，在五界系统中，它们都从植物界中划出来，或独立或为原核生物界和真菌

实验A A．1

Private Sub Command1_Click() Label3 = Text1 End Sub

A．2

Private Sub Form_Load() Timer1.Interval = 0 End Sub

Private Sub Command1_Click() '自动 Timer1.Interval = 200 End Sub

Private Sub Command2_Click() '手动 Timer1.Interval = 0 Call MyMove End Sub

Private Sub Timer1_Timer() Call MyMove End Sub

Sub MyMove()

Label1.Move Label1.Left - 50

If Label1.Left < 0 Then Label1.Left = Form1.Width End Sub

A．3

Private Sub Form_Click() Text1 = Val(Text1) + 1 End Sub

Private Sub Form_Load() Text1 = 0 End Sub

A．4

Private Sub Form_Click()

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