信息光學(xué)習(xí)題

1、信息光學(xué)習(xí)題問(wèn)答題1.傅里葉變換透鏡和普通成像透鏡的區(qū)別。2.相干光光學(xué)處理和非相干光光學(xué)處理的優(yōu)缺點(diǎn)。3.菲涅耳衍射和夫瑯和費(fèi)衍射的區(qū)別與聯(lián)系。4.光學(xué)傳遞函數(shù)在二0處都等于1,這是為什么？光學(xué)傳遞函數(shù)的值可能大于1嗎？如果光學(xué)系統(tǒng)真的實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)物成像，這時(shí)光學(xué)傳遞函數(shù)怎樣？證明1.如果Fg(x)=G(£),則F1°g(x)!=j2芯Gg)；dx2.dfdXfx3(onsidcrthe1tnuicrpaiixOclinc(Av)asthevarianceof|(.v)|"口口dthe|,T+3.1aiianccof|G(7).Provetheuncertainty

2、relationAvAf>.計(jì)算題1 .沿空間k方向傳播的平面波可以表示為E=(100V/m)expi2x3y4z)m-1-(16108s-1)t試求出k方向的單位矢量。2 .有一矢量波其表達(dá)式如下:E=(-L-jq二j10(xyz)-3109t22求1)偏振方向，2)行進(jìn)方向，3)波長(zhǎng)，4)振幅3 .如圖所示的“余弦波的一段”這種波列可表示為acosk0zwhen-L<Z<LE(z)=一0whenz>L求E(z)的傅里葉變換，并畫(huà)出它的頻譜圖。4 .”巴比涅原理是“開(kāi)在擋板上的光瞳形成的衍射和與光瞳形狀相同的不透明物形成的衍射象之和，等于無(wú)任何擋板時(shí)的光分布”的原理。

3、試?yán)没鶢柣舴蜓苌涔阶C明此原理。5 .在4F系統(tǒng)中，輸入物面的透過(guò)率為t=to+ticos2兀fox,以單色平行光垂直照明，兒=0.63m,f'=200mm,f。=400lp/mm,10=0.6,11=0.3,問(wèn)頻譜面上衍射圖案的主要特征：幾個(gè)衍射斑？衍射斑沿什么方向分布？各級(jí)衍射斑對(duì)應(yīng)的衍射角sin日=?各級(jí)衍射中心強(qiáng)度與零級(jí)衍射斑之比.(1)在不加濾波器的情況下，求輸出圖象光強(qiáng)分布.(2)如用黑紙作空間濾波器擋住零級(jí)斑，求輸出圖象光強(qiáng)分布.(3)如用黑紙擋掉+1級(jí)斑，求輸出圖象光強(qiáng)分布.6 .在圖示4F系統(tǒng)中，兒=0.63Nm<1>被處理物面最大尺寸和最高空間頻率為多

4、大？(設(shè)頻譜面與物面同尺寸)<2>寸里葉變換鏡頭的焦距和通光直徑為多大？<3>欲將光柵常數(shù)0.1mm的二維光柵處理成一維光柵。給出空間濾波器的形狀和尺寸。<4>說(shuō)明針孔濾波器作用并計(jì)算其大小15f口獷未銳物1一irj5/心1人口口1j.頻諳1r,象He-Ne1)111'11J300mm300mm300mm00=1mm300mm300mm7 .現(xiàn)有兩塊相同的光柵，其縫寬a,縫數(shù)N,縫間距d=2a,將他們?cè)谕黄矫嫔舷嗑?1放置，且縫的指向相同.(1)求組合光柵的夫瑯和費(fèi)衍射強(qiáng)度分布.(2)討論使兩光柵間距(21)改變時(shí)，0-+3級(jí)次亮度有無(wú)變化，如果有

5、變化則兩片光柵間距變化多少時(shí)譜點(diǎn)由最亮變到最暗。8 .有一帶有直徑4mm勺圓孔的不透明屏，并由九=5000?的平面波照明。a)求沿光軸光的極大及極小值的位置。b)沿光軸距衍射屏多遠(yuǎn)處為最后一個(gè)極小值的位置。9 .衍射屏的振幅透過(guò)率函數(shù)為t(r)=1'、1sgncos(r2)"cir:維空間頻率。用平面單色光垂直照射。(1) ,畫(huà)出屏的形狀。(2) .證明該透鏡由無(wú)限個(gè)正透鏡和負(fù)透鏡組成(3)給出這些焦距的值和焦點(diǎn)的相對(duì)光強(qiáng)。(4)屏的什么性質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響該屏用作成像器件。Hint:Tliecircularboundingaj>erturetvillnot.aifcetth

6、eproblem,sowcignoreits.Fromtl由ckfinitionprovidedbyFig.P5.14.itisclearthatthefollowingistrue:以。=+$gn(8S：7舟-=記=£"警段七師(汕M),=gLwhereweh¥veuwtl廿七factthattheperiodXmustbereplacedby2rA-.7Notingthatquadr*ti%ph*structurescanbeiiiberpMedasbeingequivalenttoIs聆瞇：we*tf至thattilestructureisequivalen

7、ttcaniniknitcnumberofpositiveandnegativelensesofdifferentfbcalkngth$,phisabiasterm.Comparingthesetermswiththeaniplitutk：tnuLimitl皿ccofalens,ti(r)=J號(hào)*thefuCHlleiiglhoft加nthtermintheseriesisseentobewhinethepositivesigilifusedforalltermshavinganegativequaJratiophsctaecorandthenegativesignisusedforthoew

8、ithapositivuquadrfttic-phaaef&jttcr.Thei"目at"eamountofopticalpowercontributingintilentlitermisthesquaredm5ignitudeofthecorropondiiigKbnrifTcrwffickiiitintheexpansionwithrespecttor2,Thusibrths門thIftmithefractionofpowereontributirigis式口(m/2)V-:，7T71-10 .一個(gè)來(lái)自遙遠(yuǎn)物體的穩(wěn)定輻射圖像成像在照相機(jī)的記錄介質(zhì)上。當(dāng)快門打開(kāi)時(shí)

9、，物體以變速運(yùn)動(dòng)，所以記錄在膠片上的像嚴(yán)重模糊。這個(gè)記錄膠片的透過(guò)率函數(shù)為：_-x'2_T(x,y)=A(x-x',y)exp()dx',一2三x'三22其中A(x,y)是物體的無(wú)模糊的像。設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)光學(xué)處理器和一個(gè)適當(dāng)?shù)哪婵臻g濾波器對(duì)這個(gè)圖像消模糊。11 .采用圖5.3.2(課本P118)的光路記錄一張離軸全息圖。設(shè)物光波為U()(x,y)=A(x,y)exp仲o(x,y),它的最圖空間頻率為250線/mm參考波為傾斜平面波，與底片的法線夾角為0。再現(xiàn)時(shí)用單位振幅的平面波照明(見(jiàn)圖5.3.3):(1)寫(xiě)出再現(xiàn)波的數(shù)學(xué)表達(dá)式；(2)導(dǎo)出使各級(jí)衍射像分離的一般條件，設(shè)波長(zhǎng)為入=632.8nm,計(jì)算上述光路所要求的最小參考角0。p圖5.3.2記錄離軸全息圖的光路iSS.U葷的再理12 .物體緊貼透鏡放置，參考點(diǎn)光源與物體位于同一平面上，點(diǎn)源在(-b,0)處。在透鏡的焦面記錄全息圖，計(jì)算屏上光強(qiáng)分布13 .證明當(dāng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)h(x',y')成點(diǎn)對(duì)稱時(shí)，光學(xué)傳遞函數(shù)為實(shí)函數(shù)，即等于調(diào)制傳遞函數(shù)。14