重庆理工大学信息光学试卷

信息光学

一、 填空题（共30分，每空2分） 1. 2. 3. 4. 5.

与微波一样，光波是一种＿＿＿＿＿波，其在真空中的速度＿＿＿＿＿米/秒。

从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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。 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＿＿＿。

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. 7.

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 。

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. 9.

菲涅耳近似其实质是用来代替球面子波。 关于成像质量的评价，主要有两种方法：和

二、 简答题（共20分）

1、 简述标量衍射理论适用的条件。（6分） 2、 简述阿贝成像的原理（6分）

3、 根据二元滤波所作用的频率区间可将二元振幅滤波器分为哪几类？并简要说明其特点。（8分） 三、 证明题（16分，每题8分） 1、 证明傅立叶变换变换关系式：

F{rect(x)rect(y)}=sinc(fx)sinc(fy)

2、 一个函数的“等效面积”XY可定义为



XY



g(x,y)dxdy

g(0,0)

，

而g的“等效带宽”则通过它的变换式G由下式定义：



fXfY



G(f

X

,fY)dfXdfY

。

G(0,0)

证明：

XYfXfY1。

y,z)Aexp[j(2x3y4z)]，试计算其波长λ

以及沿x，y，z方向

四、计算题（共34分）

1、 已知一平面波的复振幅表达式为U(x,

的空间频率。（8分） 2、 若光波的波长宽度为

，频率的宽度为

，试证明：











。式中

和分别为该光波的频率和波长。

对于波长632.8nm的He-Ne激光，波长宽度

2108nm，试计算它的频率宽度和相干长度。（10分）

3、 求下图所示的衍射屏的夫琅和费衍射图样的强度分布。设衍射屏由单位振幅的单色平面波垂直照明。（10分）

4、 要制作一全息图，记录时用的是氩离子激光器波长为488.0nm的光，而成像时则用He-Ne激光器波长为632.8nm的光：

（1） （2）

设设

zp,zr,z010cm,问像距zi是多少？ （3分）

zp，zr2z0，z010cm，问zi是多少？放大率M是多少？（3分）

一、选择题（每题2分）

1、《信息光学》即《付里叶光学》课程采用的主要数学分析手段是________________。 A、光线的光路计算

2

B、光的电磁场理论 C、空间函数的付里叶变换

2、高斯函数exp[(xA、1

y2)]的付里叶变换为________________。

B、(fx,

fy)

C、exp[(fx

2

fy2)]

3、1的付里叶变换为_________________。 A、(fx,

fy)

B、sgn(x)sgn(y)

C、Comb(fx)Comb(fy)

4、余弦函数cos2f0x的付里叶变换为_________________。 A、

1

[(fxf0)(fxf0)] 2

B、sin(fx)sin(fy)

C、1

5、圆函数Circ(r)的付里叶变换为_________________

A、

J1(2)



B、1

C、(fx,fy)

6、在付里叶光学中，通常是以_________________理论为基础去分析各种光学问题的。 A、非线性系统

B、线性系统

7、_________________是从空间域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A、脉冲响应

B、相干传递函数

8、_________________是从空间频域内描述相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A、脉冲响应

B、相干传递函数

9、_________________是从空间域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A、点扩散函数

B、非相干传递函数（光学传递函数）

10、_______________是从空间频域内描述非相干光学系统传递特性的重要光学参量。 A、点扩散函数

B、非相干传递函数（光学传递函数）

那么其在不同方向的空间频率为

11、某平面波的复振幅分布为

U(x,y)Aexp[i2(fxxfyy)]

_________________，它也是复振幅分布的空间频谱。

A、

fx

cos



fx

cos



B、

fx



cos

fy



cos

12、在衍射现象中，当衍射孔越小，中央亮斑就_________________。 A、越大

B、越小

C、不变

13、物体放在透镜_________________位置上时，透镜的像方焦面上才能得到物体准确的付里叶频谱（付里叶变换）。 A、之前

B、之后

C、透镜前表面

D、透镜的前焦面

14、_________________是实现对空间物体进行信息处理和变换的基本光路结构。 A、单透镜系统

B、4f系统

15、光学成象系统类似一个_________________滤波器，它滤掉了物体的高频成分，只允许一定范围内的低频成分通过系

统，这正是任何光学系统不能传递物体全部细节的原因。

A、高通

B、低通

C、带通

D、带阻

16、衍射受限光学系统是指_________________，仅考虑光瞳产生的衍射限制。 A、不考虑像差的影响

B、考虑像差的影响

17、相干传递函数是相干光学系统中_________________的付里叶变换。 A、点扩散函数

B、脉冲响应

C、复振幅

18、光学传递函数是非相干光学系统中_________________的付里叶变换。 A、点扩散函数

B、脉冲响应

C、光强

19、对相同结构的光学系统而言，相干传递函数和光学相干传递函数的截止频率的关系为_________________。 A、相等

B、前者为后者的两部

C、后者为前者的两倍

20、通过全息技术可以记录物体的全息图，光波再次照明全息图。由于____________可产生物体全部信息的三维象。

A、干涉效应

三、计算题（每题10分）

B、衍射效应

C、投影效应

1、已知函数

U(x)Aexp(i2f0x)求下列函数，并作出函数图形

2

（1）(x)

2

（2）

U(x)U(x)

U(x)

2

（3）

(x)U(x)

（4）(x)

2、已知线性不变系统的输入为

f

g(x)Comb(x)，系统的传递函数为rect()，若b取下列值，求系统的输出

b

g'(x)。

（1）b

1

（2）b4

（3）b6

3、已知线性不变系统的输入为

f

g(x)Comb(x)，系统的传递函数为tri()，若b取下列值，求系统的输出

b

g'(x)。

（1）b

0.5

（2）b2

（3）b4

4、衍射受限的相干成像系统①其出瞳为边长L的正方形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率②若出瞳为长宽b的矩形，求其光瞳函数，相干传递函数，及截止频率

a，