光学_郭永康_第六章1.傅里叶变换
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光学傅里叶变换原理傅里叶变换是一种数学工具,用于将一个函数( 或信号)从时间 或空间)域转换到频率域。
在光学中,傅里叶变换也具有重要的应用,尤其是在描述光波传播、光学系统和图像处理等方面。
傅里叶变换原理涉及到以下重要概念和原则:1.(傅里叶级数:傅里叶级数指的是将周期性函数分解为一系列正弦和余弦函数的和的过程。
它表明任何周期性函数都可以表示为不同频率的正弦和余弦函数的叠加。
2.(连续傅里叶变换 Continuous(Fourier(Transform):对于连续信号,傅里叶变换将信号从时域转换到频域。
它描述了信号在频率空间中的频谱特性,展示了信号由哪些频率分量组成。
3.(离散傅里叶变换 Discrete(Fourier(Transform):对于离散数据集合,比如数字图像或采样信号,离散傅里叶变换用于将这些离散数据从时域转换到频域。
它在数字信号处理和图像处理中得到广泛应用,用于分析和处理频率特性。
4.(光学中的应用:在光学中,傅里叶变换可以描述光的传播和衍射现象。
例如,傅里叶光学理论表明,光学系统(如透镜、光栅等)可以看作是对光波进行空间域的傅里叶变换。
这种理论有助于理解光的传播特性,并在光学系统设计和成像技术中发挥重要作用。
5.(变换原理:傅里叶变换原理表明,任何一个信号都可以通过傅里叶变换分解成一系列不同频率的正弦和余弦函数。
这种变换可以帮助我们理解信号的频率成分,并对信号进行处理、滤波或合成。
总的来说,傅里叶变换原理提供了一种从时域到频域的转换方法,在光学中,它被广泛应用于光波传播、光学系统设计和图像处理等领域,为我们理解和处理光学现象提供了重要的工具。
光学经典理论|傅里叶光学基础2018-02-24 17:00今天的光学经典理论为大家带来的是傅里叶光学基础,傅里叶光学是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。
光学人们可以看看!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。
两者的区别在于,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。
包含内容60年代发明了激光器,使人们获得了新的相干光源后,傅里叶光学无论在理论和应用领域均得到了迅速发展。
傅里叶光学运用傅里叶频谱分析方法和线性系统理论对广泛的光学现象作了新的诠释。
其主要内容包括标量衍射理论、透镜成像规律以及用频谱分析方法分析光学系统性质等。
推导演示一个光学信息系统和一个电学信息系统有许多相同之处,它们都是收集信息和传递信息,它们都有共同的数学工具──线性系统理论和傅里叶分析。
从信息论角度,关心的是信息在系统中传递过程;同样,对一个光学系统来讲,物和像的关系,也可以根据标量衍射理论由系统中光场的传播来确定,因此光学系统可以看成一个通信信道。
这样,通信理论中已经成熟的线性系统理论可以用来描述大部分光学系统。
当物体用非相干光照射时,在系统像平面上强度分布与物体上强度分布成线性(正比)关系。
而用来描述电学系统的脉冲响应h(t,τ)概念,即系统对一窄脉冲δ(t)(狄喇克δ函数)的响应,也可以用来描述光学系统,即用光学系统对点光源δ(x,y)的响应(点光源的像)h(x,y;ξ,η)来描述系统的性质,两者的区别仅仅在于电学系统的脉冲响应是时间一维函数,光学系统的脉冲函数是空间二维函数,另外两者都具有位移不变性,前者分布不随时间位移而变,后者分布不随空间位移而变(即等晕条件)。