信息光学计算

光学计算题集- 1 - 光学计算题

李光华编辑

1．如下左图所示，入射光线从地面竖直射向30m高的水平放置的平面镜上，如果平面镜绕入射点O转动30°角，反射光线射向地面的B点。求AB间的距离。

2．如下右图所示，一半径为5m的半圆蓄水池装满水，水面与地面相平，在它的中心上方距

水面3m处吊有盏电灯，求眼睛距地面的高度为1.8m的人，可以离开水池边缘多远的距离

才看不到电灯在水中的像。

3．电线杆在阳光照射下，其影长6m，另一位身高为1.8m的人直立时就长1.5m。求电线杆

的长度。

4．某人身高1.7m，为了测出路灯的高度，他从路灯正下方沿平直公路以1m/s的速度匀速走

开，某时刻他的影长为1.3m，再经过2s时，他的影长为1.8m。求路灯的高度。

（98年初三复赛题）

5．如下左图所示，一束与主轴平行的光束宽度为a，照射到凹透镜上，经过折射后，在距凹透镜L的光屏上形成一个宽度为b的光斑。求凹透镜的焦距。

6．用一具直径为20cm的凸透镜正对着太阳，在透镜另一侧距

透镜15cm处有一垂直于主轴的光屏，在此光屏上呈现一个

直径为10cm的圆形光斑。求凸透镜的焦距。

7．某人身高1.5m，站立在离河岸3m处，往水中看去刚好看到对岸河边一根电杆在水中的倒

影。已知水面低于河岸0.5m，河宽15m。求电杆的高度。

学院 物信学院 出卷教师 系主任签名

制卷份数 专 业 班级编号

江汉大学2009 —2010 学年第 1 学期

考 试 试 卷

课程编号： 课程名称： 信息光学

试卷类型：A□、B□卷 考试形式：开□、闭□卷 考试时间： 分钟

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分人

得分

一、填空题（共30分，每空3分）

1. 若一个系统同时具有

和 时,则称此系统为线性系统。

2. 菲涅耳近似其实质是用

来代替球面的子波；夫琅和费近似实质是用 来代替球面子波。

3. 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 。

4. 与微波一样，光波是一种 波，其在真空中的速度 米/秒。

5. 空间滤波的目的是通过有意识的改变像的 使像产生所希望的变换。

6. 从傅立叶光学的角度看，透镜的作用是 。

7. 设()()()fxhxgx，则()()faxhax= 。

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）

得分 评分人

得分 评分人

3、 简述什么叫全息术或全息照相。（8分）

三、证明题（16分，每题8分）

1、 证明comb（2x）=comb（x）exp（jx）+comb（x）

2、 在夫琅禾费衍射中，只要孔径上的场没有相位变化，则不论孔径形状如何，夫琅禾费衍射图样都有一个对称中心，试证明之。

信息光学是现代光学前沿阵地的一个重要组成部分。

信息光学采用信息学的研究方法来处理光学问题，采用信息传递的观点来研究光学系统，这之所以成为可能，是由于下述两方面的原因。

首先，物理上可以把一幅光学图象理解为一幅光学信息图。一幅光学图象，是一个两维的光场分布，它可以被看作是两维空间分布序列，信息寓于其中。而信息学处理的电信号可以看作是一个携带着信息的一维时间序列，因此，有可能采用信息学的观点和方法来处理光学系统。

然而，仅仅由于上述原因就把信息学的方法引入光学还是远远不够的。在光学中可以引入信息学方法的另一个重要原因是光学信号通过光学系统的行为及其数学描述与电信号通过信息网络的行为及其数学描述有着极高的相似性。在信息学中，给网络输入一个正弦信号，所得到的输出信号仍是一个正弦波，其频率与输入信号相同，只不过输出波形的幅度和位相（相对于输入信号而言）发生了变化，这个变化与、且仅与输入信号的性质以及网络特点有关。在光学中，一个非相干的光强按正弦分布的物场通过线性光学系统时，所得到的像的光强仍是同一频率的正弦分布，只不过相对于物光而言，像的可见度降低且位相发生了变化，而且这种变化亦由、且仅由物光的特性和光学系统的特点来决定。很显然，光学系统和网络系统有着极强的相似性，其数学描述亦有共同点。正因为如此，信息学的观点和方法才有可能被借鉴到光学中来。

信息学的方法被引入光学以后，在光学领域引起了一场革命，诞生了一些崭新的光学信息的处理方法，如模糊图象的改善，特征的识别，信息的抽取、编码、存贮及含有加、减、乘、除、微分等数学运算作用的数据处理，光学信息的全息记录和重现，用频谱改变的观点来处理相干成像系统中的光信息的评价像的质量等。这些方法给沉寂一时的光学注入了新的活力。

信息光学和网络系统理论的相似是以正弦信息为基础的，而实际的物光分布不一定是正弦分布，因此，在信息光学中自然必须引入傅里叶分析方法。用傅里叶分析法可以把一般光学信息分解成正弦信息，或者把一些正弦信息进行傅里叶叠加。把傅里叶分析法引入光学乃是信息光学的一大特征。在此基础上引入了空间频谱思想来分析光信息，构成了信息光学的基本特色。

第 1 页 共 4 页 2011/2012 学年 第 2 学期末考试试题（A卷）

课程名称 信息光学

使用班级： 09051041

总分

一、填空题（共 30 分 每小题 1 分）

1、常用的初等函数有6个分别是

、 、

、

、 、 。

2、全息有十种分别是 、 、

、 、 、

、 、 。

3、光学中常用的变换有6种分别是 、

、 、

、

。

4、傅立叶变换的基本性质共有

个，分别是 、 、

、 、 、

、 。

二、简答题（共 25 分 第一小题10分，第二小题15分）

1、简述三透镜系统（4f系统）的空间滤波原理。

得分

得分

第 2 页 共 4 页