信息光学_第四章

第四章 光学仪器

一、选择题

1、 同孔径的微波望远镜比光学望远镜分辨率低，这是由于：

A.星体发出微波能量比可见光能量弱； B.微波更能被空气中灰尘散射；

C.微波的波长比光波波长长； D.空气对微波的折射率较小．

2、 为提高光栅光谱的分辨本领，应当

A.增大每毫米的刻痕数,使角色散变大,使谱线散得更开； B.在高级次上去观察光谱,因为R=Nk；

C.在较低级次上去观察光谱，因高级次的谱线太宽； D.增大总的光栅刻痕数．

上述四种，哪种是对的？

二、填空题

1、 人眼是__________；望远镜是__________．（变焦系统，无焦系统）

2、 人眼作为一个观察系统，当物在__________的位置时人眼最放松．

3、 正常人眼，远点在无穷远，近点约在眼前25厘米处．与正常人眼相比，近视眼远点变得__________， 远视眼近点变得__________．

三、思考题

1、 调节显微镜是改变载物台与镜筒间相对距离而不改变物镜和目镜的相对距离．但调节望远镜却采用调节物镜和目镜相对位置的办法，何以解释？

2、 正常人眼使用开普勒望远镜看星星时，将使物镜焦距与目镜焦距重合，若对近视眼和远视眼，应如何调节？

3、 若在惠更斯目镜、冉斯登目镜中放叉丝，应放在什么地方？目镜本质上是放大镜，为什么惠更斯目镜不能当放大镜使？

4、 为何实际上不可能获得理想平行光束？要使光束发散得少些，应采取什么办法？

5、 什么是光学仪器的像分辨本领？对理想光学系统成像来说，还存在分辨本领这个问题吗？人眼、望远镜、显微镜的分辨本领各用什么量表示？决定于什么？

6、 使用望远镜观察远处的物体时，看到的像比物体小，为什么却可以提高人眼的分辨能力呢？

7、 从光栅分辨本领R=kN这个关系式来看，似乎只要任意提高衍射级次k，则分辨本领可任意提高，试加讨论．

四、计算题

1、孔径都等于4cm的两个薄透镜构成同轴光具组，一个是会聚的，其焦距为5cm；另一个是发散的，其焦距为10cm。两个透镜中心间的距离为4cm。对于会聚透镜前面6cm处的一个物点，试问：

WORD格式.可编辑

技术资料.整理分享 信息光学习题答案

第一章 线性系统分析

1.1 简要说明以下系统是否有线性和平移不变性.

（1）;xfdxdxg （2）;dxxfxg

（3）;xfxg （4）;2dxhfxg

（5）djf2exp

解：（1）线性、平移不变； （2）线性、平移不变； （3）非线性、平移不变；

（4）线性、平移不变； （5）线性、非平移不变。

1.2 证明)()exp()(2xcombxjxcombxcomb

证明：左边＝nnnnxnxnxxcomb)2(2)2(2122

nnnnnnnnxnxnxjnnxnxxjnxxjxcombxcomb)()1()()()exp()()()exp()()exp()()(右边

当n为奇数时，右边＝0，当n为偶数时，右边＝nnx)2(2

所以当n为偶数时，左右两边相等。

1.3 证明)()(sinxcombx

证明：根据复合函数形式的δ函数公式

0)(,)()()]([1iniiixhxhxxxh

式中ix是h(x)=0的根，)(ixh表示)(xh在ixx处的导数。于是

第四章 波动光学

一、 基本要求

1．掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、夫琅禾费单缝衍射、光栅衍射的基本原理和公式。

2．掌握偏振的有关概念及马吕斯定律。

3．理解光的相干性以及光程、光程差、半波损失等概念，理解布儒斯特定律。

4．了解劈尖干涉、牛顿环、迈克耳逊干涉仪的有关原理和公式。

5．了解圆孔衍射、光的双折射现象和旋光现象。

二、 本章提要

1．光的相干性

（1）两波干涉的条件：振动方向相同，频率相同，相位差恒定。

（2）相干光的获得： ①分波阵面法 ②分振幅法：

（3）半波损失 当光由光疏介质入射到光密介质在界面上发生反射时，反射光的相位发生相位的突变的缘故。这种现象称为半波损失。相当于反射光多走或少走了半个波长。

（4）光程与光程差

光程：光在介质中传播的几何路程与介质折射率的乘积。

光程差：若两束光沿不同方向传播，所经历的几何路程

和 上的介质折射率分别为n1和n2，则光程差 。

2．杨氏双缝干涉实验

光强在屏幕上不同位置的变化规律为

)2,1,0(2)12(kdDkdDkx暗纹中心明纹中心

相邻两明纹或暗纹的间距

dDxxxkk1

3．等倾干涉

2/sin222122inne)(),2,1,0(2/)12()()3,2,1(减弱加强，kkkk

4．等厚干涉

(1)劈尖干涉 当光垂直入射时

光程差

① 棱边处为暗纹。

② 相邻明纹(或暗纹)中心对应的介质膜厚度差为 ③ 相邻明纹(或暗纹)中心的间距为

（2）牛顿环

光程差 明暗纹半径公式

(3) 迈克耳孙干涉仪

2/Nd

5. 单缝衍射

单缝衍射条纹为中央宽、两边窄的左右对称的明暗相间的条纹。中央明纹的角宽度 ，线宽度

；其中它明纹角宽度 ，线宽度

。

6．圆孔衍射

爱里斑的半角宽度 dr22.161.0

湖北省高等教育自学考试大纲

课程名称：信息光学 课程代码：7076

第一部分 课程性质与目标

一、课程性质与特点

信息光学是应用光学、计算机和信息科学相结合而发展起来的一门新的光学学科，是

信息科学的重要组成部分，也是现代光学的核心。

本课程主要从两个方面介绍信息光学的基本内容：一是信息光学的基础理论，包括线性系统理论、标量衍射理论、传递函数理论等；二是信息光学的主要应用，包括光学全息、计算全息、空间滤波、光学相干和非相干处理等。

二、课程目标与基本要求

通过本课程的教学，使学生了解和掌握光信息科学的基本理论及基本技术，了解光信息科学的实际应用，培养学生理论联系实际，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。

三、与本专业其他课程的关系

《信息光学》是光机电一体化工程专业的一门专业课，其先修课程主要包括普通物理、高等数学、傅立叶变换、光学等课程。

第二部分 考核内容与考核目标

第一章 线性系统分析

一、学习目的与要求

本章基本内容为：常用数学函数，卷积与相关，傅立叶变换性质及定理，线性系统分析，二维光波场分析。

本章是本课程的基础，要求学生在解决光学问题中能熟练运用其性质和定理，线性系统与光学系统的关联，加深对空间频率、空间频谱概念的理解。

二、考核知识点与考核目标

（一）（重点）

识记：常用数学函数；卷积；互相关、自相关；傅立叶变换；线性系统；线性平移不变系统

理解：傅立叶变换性质；线性系统分析；空间频率、空间频谱；

应用：单色平面波空间频率的计算

（二）（次重点）

识记：卷积、相关的性质；

理解：傅立叶变换基本定理

第二章 标量衍射理论

一、学习目的与要求

本章基本内容为：基尔霍夫积分定理；基尔霍夫衍射公式；菲涅耳衍射和夫朗和费衍射；透镜的傅立叶变换特性。

本章是教学的重点，是信息光学的基础，要求学生掌握标量波衍射理论，侧重利用菲涅耳衍射与卷积、夫朗和费衍射与傅立叶变换关系解决问题；掌握光波通过透镜的相位分布，透镜的傅立叶变换特性及孔径对透镜实现傅立叶变换的影响。