信息光学复习提纲-(华南师范大学).doc

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1、信息光学复习提纲（自编）第一章二维线性系统1．空间频率的定义是什么？如何理解空间频率的标量性和矢量性？2．空间频率分量的定义及表达式？3．平面波的表达式和球面波的表达式？4．相干照明下物函数复振幅的表示式及物理意义？5．非相干照明下物光强分布的表示式及物理意义？6．线性系统的定义7．线性系统的脉冲响应的表示式及其作用8．何谓线性平移不变系统9．卷积的物理意义将输入函数分解为许多不同位置的函数的线性组合，每个脉冲按其位置不同分别加权然后叠加起来，就得出系统对输入函数的整体响应。（注意：与线性叠加的意义相似，不同的是它不随位置变化而变

2、化----线性空不变。）10．线性平移不变系统的传递函数及其意义11．线性平移不变系统的本征函数（有两个本征函数，08级填空题）第二章光的标量衍射理论1．衍射的定义衍射规律是光波传播的基本规律何谓衍射:索末菲定义：不能用反射或折射来解释的光线对直线光路的任何偏离惠更斯—菲涅尔定义：光波在传播过程中波面受到限制，使自由完整的波面产生破缺的现象称为衍射现代定义：光波在传播过程中不论任何原因导致波前的复振幅分布（包括振幅分布和位相分布）的改变，使自由传播光场变为衍射光场的现象，都称为衍射。2．惠更斯-菲涅耳原理（08级简答填空题）任何时

3、刻波面上的每一点都可作为次波的波源，各自发出球面次波；在以后的任何时刻，所有这些次波波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。惠更斯原理的数学表达式：设点是点源发出的一个球面单色波阵面的瞬时位置，P点是光扰动待定的一点。按惠更斯—菲涅耳原理，得点面元对P点扰动的贡献为：P点的总扰动为：式中：C为常数，为倾斜因子3．衍射的基尔霍夫公式及其线性表示线性表示：观察平面上光场的复振幅分布，等于孔经平面上透射光场的复振幅与脉冲响应的卷积因此，衍射系统可以等效于一个线性空不变系统，故可用线性系统理论分析衍射现象，这一结论是傅里叶变换与光学互相结

4、合的纽带之一。4．菲涅耳衍射公式及其近似条件菲涅耳衍射条件：满足该条件的区域称为菲涅耳区5．菲涅耳衍射与傅立叶变换的关系-----菲涅尔衍射公式的傅里叶变换表达形式可见：观察平面上的复振幅分布正比于的傅里叶变换，观察平面上光场的函数分布随着增大会发生变化。----即沿轴亮暗交替6．会聚球面波照明下的菲涅耳衍射为了消除菲氏衍射中的影响，可以采用会聚球面波照明的方法即：观察屏上的菲涅耳衍射图样的复振幅分布与衍射屏上的复振幅透过率的傅里叶变换成正比。7．夫琅和费衍射公式8．夫琅和费衍射的条件及范围或：9．夫琅和费衍射与傅立叶变换的关系表

5、明：观察屏上光场复振幅分布正比于衍射屏上透射光复振幅分布的傅里叶变换。特殊地：当用单位振幅平面波垂直照明衍射物时衍射屏平面上透射光场的复振幅为：10．矩形孔的夫琅和费衍射衍射平面的光强度为：11．圆孔的夫琅和费衍射强度分布为：第三章光学成象系统的衍射特性及频率传递函数1．透镜的位相变换函数2．透镜焦距的判别透镜的位相函数平面波入射时只要按照符号规则去确定曲率半径的正负，求出透镜焦距的正负，就可知道该透镜在光路中所起的作用。3．物体位于透镜各个部位的变换作用1.物体放在紧贴透镜前平面时其在透镜后焦面上的复振幅分布物后：透镜后：后焦面

6、上：1）透镜后焦面上的光场分布正比于透明物体透过率函数的傅里叶变换2）它的空间频率取值与后焦面坐标的关系由给出。3）利用透镜能较方便地实现夫琅和费衍射4）记录和观察平面的光强分布式中：2.物体放在透镜前焦面时其在透镜后焦面上的复振幅分布重要的结论：当复振幅的透过率为的透明物体放在透镜的前焦面上，在单位振幅平面波垂直照明下，则在透镜的后焦面上获得的准确的傅里叶变换。傅里叶变换前的位相因子消失。后焦面上的位相分布与物体频谱的位相分布完全相同。3.物体放在紧贴透镜后平面上时它在透镜后焦面上的复振幅分布4.一般情况1.物在透镜前2.物在透

7、镜后考察上两式可知：不管物体置于透镜前或后，只要观察面是光源共轭象面，其衍射都属于夫琅和费型衍射即：衍射物光场（象面光场）与衍射物之间存在傅里叶变换关系。4．几种典型的傅立叶变换光路1物体在透镜前2物体在透镜后1.照明的圆形区域大于物体尺寸，投影光瞳函数可从式子中略去。2.照明的圆形区域小于物体，后焦面上光场分布也正比于有效物体的傅里叶变换，这时，有效物体可表示为t(x0,y0)(x0f/d0,y0f/d0)。5．透镜的脉冲响应对于一个线性系统，在空间域中:如果系统是线性空间不变系统，则：h是线性系统的脉冲响应在频率域中，输入输出

8、的关系为：系统的传递函数：是脉冲响应的傅里叶变换，系统在频率域中的特性，完全由表征6．相干传递函数与光瞳函数的关系相干传递函数的意义：1、它表征相干照明下衍射受限系统的成象特性2、可根据式用乘法运算确定输入与输出的关系3、上式表明，相干传递函数与光