第三章 标量衍射理论(二)
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傅⽴叶光学第三章总结第三章标量衍射理论标量衍射理论是⼀种近似理论,所谓衍射就是指光波在传播的过程中波⾯受到限制时表现出来的现象。
由于我们⼀般遇到的问题都能满⾜标量衍射理论的两个条件(衍射孔径⽐波长⼤得多;不在太靠近孔径的地⽅观察衍射场),标量衍射理论给出的结果与实际⼗分相符。
第三章从基尔霍夫衍射理论和⾓谱理论出发讨论衍射问题,可以分别把它们看作是衍射的球⾯波理论和平⾯波理论。
这两种理论分别从空间域和频率域讨论衍射现象,在本质上是⼀致的。
根据衍射光波传播距离的长短实际衍射现象可分为两种:菲涅⽿衍射与夫琅⽲费衍射。
为了简化这两类衍射现象的计算,通常要做出不同程度的近似。
课本还给出了⼏种常见典型孔径的夫琅⽲费衍射图样。
对于具有周期性重复排列结构的衍射光栅可以利⽤列阵定理分析其衍射现象。
复振幅:定义P 点复振幅()()()j P U P a P e=,()a P 为P 点振幅,()j P e表⽰初相位。
球⾯波:()()00jkrjkr a U P e ra U P e r-== 发散球⾯波会聚球⾯波,2k πλ=在直⾓坐标系中,根据傍轴条件得到光源在()00,x y ,与其相距z 的xy 平⾯上的光场分布为:()()()()()()()()2200022000,exp exp 2,exp exp 2a kU x y jkz j x x y y z z a k U x y jkz j x x y y z z =-+-=---+-发散会聚平⾯波:()(),exp cos cos U x y a jk x y αβ=+平⾯波的空间频率cos cos x y f f αλβλ==基尔霍夫衍射理论:根据惠更斯⼦波原理发展⽽来,从空间域讨论衍射问题。
把孔径平⾯光场看作点光源的集合,观察平⾯上的场分布是它们所发出的带不同权重因⼦的球⾯⼦波的相⼲叠加。
球⾯⼦波在观察平⾯上的复振幅分布就是系统的脉冲响应。
菲涅⽿-基尔霍夫衍射公式:()()()01d jkre U P U P K S j rθλ∑=??由于这⾥的⼦波都是球⾯波,将光的传播看作⼀个线性系统。
《信息光学》课程标准一、课程概述(一)课程性质信息光学是光电信息科学与工程专业的专业学习领域必修课程,是校企合作开发的基于工作过程专业(理论)课的课程。
信息光学是近40多年迅速发展起来的一门新兴学科,它是在全息术、光学传递函数和激光的基础上,从传统的、经典的波动光学中脱颖而出的。
与其他形态的信号处理相比,光学信息处理具有高度并行、大容量的特点。
信息光学已渗透到科学技术的诸多领域,成为信息科学的重要分支,得到越来越广泛的应用。
(二)课程定位该课程在专业课程体系中属于光电信息科学的理论基础课程,旨在培养未来从事光信息处理和光全息技术人员的专业能力。
该课程使学生能够结合光学信息处理和光全息的相关知识,开拓理论用于实践的方法和创新思路,提高自身解决实际问题的能力。
前导课程:高等数学、普通物理学、物理光学和应用光学后续课程:光纤通信(三)课程设计思路旨在培养学生扎实的光信息理论知识,能够为将来成为高素质应用型光信息处理和光全息技术人才打下基础。
主要包括知识技能和职业应用技能:通过系统学习信息光学的傅立叶变换、基尔霍夫标量衍射理论,使学生掌握一定的光学成像和光学全息特性,空间滤波及光学处理的能力,并能具体运用到实际光学工程问题。
二、课程目标(一)课程工作任务目标本课程是光电信息科学与工程专业的主要专业课程之一,设置本课程的目的是让学生掌握信息光学的基本概念、基础理论及光信息处理的基本方法,了解光信息处理和光全息的发展近况和运用前景。
(二)职业能力目标突出基本职业能力和专业能力培养要求,使学生熟悉光信息处理和光全息的基本技术知识,能够针对具体的光信息工程问题进行分析,并设计和实施解决方案,为今后从事光信息方面的生产,科研和教学工作打下基础。
三、课程教学内容及学时安排(一)课程教学内容(二)学时安排表“学时分配”中,“其他”主要指看录像、现场参观、课堂讨论、习题等教学环节。
四、课程实施针对信息光学的课程特点和教学内容,以讲授法为引导与辅助,以角色扮演法、案例教学法、情境教学法和师生互动为主要内容,形成以学生为主、以教师为辅的教学模式。