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1、
判斷題
1、光波是電磁波,光波的傳播滿(mǎn)足麥克斯韋方程,其傳播過(guò)程是衍射過(guò)程。( 對(duì) )
2、Whittaker-Shannon 二維抽樣定理是唯一的抽樣定理。 ( 錯(cuò) )
3、由于菲涅耳衍射的DFFT算法中物平面及衍射觀測(cè)平面保持相同的取樣寬度,當(dāng)衍射距離較大時(shí),DFFT算法將不能完整地給出衍射場(chǎng)。( 對(duì) )
4、使用菲涅耳衍射的SFFT計(jì)算方法可以計(jì)算距離d趨近于0的衍射圖樣。 ( 錯(cuò) )
5、光波在自由空間中由衍射屏到觀測(cè)屏的傳播過(guò)程,在頻域中等效于通過(guò)一個(gè)半徑為的理想低通濾波器。 ( 對(duì) )
填空題
1.若對(duì)函數(shù)進(jìn)行抽樣,其允許的最大抽樣間隔為
2、 。
2.一列波長(zhǎng)為,振幅為的平面波,波矢量與軸夾角為,與軸夾角為,與軸夾角為,則該列波在平面上的復(fù)振幅表達(dá)式為 。
3.透鏡對(duì)光波的相位變換作用是由透鏡本身的性質(zhì)決定的。在不考慮透鏡的有限孔徑效應(yīng)時(shí),焦距為的薄凸透鏡的相位變換因子為 。
4. 在直角坐標(biāo)系中平面光波的波動(dòng)方程為
傍軸球面光波發(fā)散的波動(dòng)方程為 。
簡(jiǎn)答題
1. 寫(xiě)出菲涅爾近似條件下,像光場(chǎng)(衍射光場(chǎng))與物光場(chǎng)(初始光場(chǎng))間的關(guān)系式,并簡(jiǎn)述如何在頻域中求解菲涅爾衍射積分?
變化卷積形式
由于空域的卷積為頻域的積,則:
其中:
這就是求出的傅立葉變
3、換和角譜衍射的傳遞函數(shù),就可以求出的,對(duì)求傅立葉反變換就可以得到。
2.簡(jiǎn)述利用SFFT編程實(shí)現(xiàn)菲涅爾衍射的主要過(guò)程。
(1) 首先將菲涅爾衍射計(jì)算公式變換成可用SFFT計(jì)算的形式
(2) 讀入或者生成衍射光闌
(3) 將 振幅分布乘上相應(yīng)的相位因子
(4) 進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平移
(5) 乘上公式前端的相位因子,并進(jìn)行歸一化,以備顯示。
2. 試求余弦函數(shù)的傅立葉變換。
計(jì)算題
1.一個(gè)線性空間不變系統(tǒng)的脈沖相應(yīng)為,已知輸入函數(shù)為,
(1)試寫(xiě)出輸出函數(shù)的時(shí)域計(jì)算表達(dá)式。
(2)用頻域方法求出其輸出函數(shù)。
解:(1) ,其
4、中為卷積
(2)
2、如圖1 所示,邊長(zhǎng)為2a的正方形孔徑內(nèi)再放置一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正方形掩模,其中心落在(x,h)點(diǎn)。采用單位振幅的單色平面波垂直照明,求觀察面上夫瑯和費(fèi)衍射圖樣分布。
判斷題:
1、 在彩虹全息照相中使用狹縫的目的是為了能在白光照明下再現(xiàn)準(zhǔn)單色像。( 對(duì) )
2、體積全息圖的再現(xiàn)條件十分苛刻,再現(xiàn)需滿(mǎn)足布拉格條件,正是這一特點(diǎn),使體積全息圖可用白光照明再現(xiàn)。( 對(duì) )
3、離軸全息消除了同軸全息圖孿生像的相互干擾,離軸全息圖在記錄過(guò)程中,參考光和物光在同一方向上。( 錯(cuò) )
4、當(dāng)記錄介質(zhì)相對(duì)于物體位于遠(yuǎn)場(chǎng),引入?yún)⒖脊?/p>
5、記錄物體的夫瑯和費(fèi)衍射圖樣,得到物體的夫瑯和費(fèi)全息圖,但無(wú)論如何也得不到傅里葉變換全息圖。( 錯(cuò) )
5、通過(guò)在參考光中引入一次任意的相移,就可以利用相移前后全息圖的差值圖像消除零級(jí)衍射的干擾。( 對(duì) )
6、全息技術(shù)分為兩個(gè)過(guò)程,第一個(gè)過(guò)程是利用干涉原理將物光波前以干涉條紋的形式記錄下來(lái),再用光波照射全息圖,可以再現(xiàn)原始物光波。( 對(duì) )
7、同軸全息是在記錄物體的全息圖時(shí),參考光和物光波來(lái)自同軸方向,光照射全息圖的透射光波中包含四項(xiàng),都在同一方向無(wú)法分離。( 對(duì) )
8、離軸全息消除了同軸全息圖孿生像的相互干擾,離軸全息圖在記錄過(guò)程中,參考光和物光不在同一方向。( 對(duì)
6、)
9、當(dāng)物放在透鏡前焦面時(shí),可用參考光和物光波干涉,記錄物光波的傅里葉全息圖。( 對(duì) )
10、彩虹全息圖是采用激光記錄白光再現(xiàn)的全息圖。( 對(duì) )
11、彩色全息圖是不可能使用白光再現(xiàn)的。( 錯(cuò) )
12、傳統(tǒng)銀鹽干板的分辨率遠(yuǎn)高于現(xiàn)有數(shù)碼CCD的分辨率。( 對(duì) )
13、數(shù)字全息的物理原理與使用傳統(tǒng)感光板的全息不相同。( 錯(cuò) )
14、一張照片被破壞后,丟掉一部分,將永遠(yuǎn)也看不到完整的像,全息圖也有類(lèi)似的特征,被破壞后將無(wú)法獲得物體完整的像。(錯(cuò) )
填空題
1. 兩束夾角為的平面波在記錄平面上產(chǎn)生干涉,已知光波波長(zhǎng)為,在對(duì)稱(chēng)情況下,該平面上記錄的
7、全息光柵的空間頻率為 973cy/mm 。
2. 就全息圖的本質(zhì)而言,散射物體的平面全息圖,記錄過(guò)程是 物光
與 參考光 的干涉過(guò)程,記錄在全息記錄介質(zhì)上的是 干涉條紋 。
再現(xiàn)過(guò)程是在再現(xiàn)光照明情況下光的 衍射 過(guò)程。若再現(xiàn)光剛好是記錄時(shí)的參考光,其再現(xiàn)像有 3個(gè) 。(再現(xiàn)像的個(gè)數(shù)與特點(diǎn))
簡(jiǎn)答題
1.請(qǐng)依據(jù)全息照相原理說(shuō)明一個(gè)漫反射物體的菲涅耳全息圖。
(1)為什么不能用白光再現(xiàn)?
平面全息圖不受布拉格條件的限制,在白光照射下再現(xiàn)時(shí),各種波長(zhǎng)的再現(xiàn)像,同時(shí)以不同角度衍射,疊
8、加在一起,從而造成色模糊。因此一般的平面全息圖用激光再現(xiàn)。
(2)為什么全息圖的碎片仍能再現(xiàn)出物體完整的像?碎片尺寸的大小對(duì)再現(xiàn)像質(zhì)量有哪些影響?
由于全息圖上每一點(diǎn)都記錄了物體上所有點(diǎn)發(fā)出的波的全部信息,故每個(gè)點(diǎn)都可以在光的照射下再現(xiàn)出像的整體,因而全息圖的碎片仍然能再現(xiàn)出物體完整的像。不過(guò)對(duì)再現(xiàn)像有貢獻(xiàn)的點(diǎn)越多,像的亮度越高,每個(gè)點(diǎn)都在不同點(diǎn)再現(xiàn)像,因?yàn)辄c(diǎn)越多,再現(xiàn)像的孔徑角也越大,像的分辨率越高,這就是碎片對(duì)再現(xiàn)像質(zhì)量的兩個(gè)影響。
(3)由全息圖再現(xiàn)的三維立體像與普通立體電影看到的立體像有何本質(zhì)區(qū)別?
全息圖不僅能記錄物光的強(qiáng)度信息,而且能記錄物光的相位信息,因此全息圖再
9、現(xiàn)的三位立體像包含了物光的全部信息,而普通立體電影是讓人的兩眼看到兩個(gè)不同角度的物光強(qiáng)度信息,再由大腦合成三維立體像,并不含有物體的相位信息。
2. 彩虹全息照相中使用狹縫的作用是什么?為什么彩虹全息圖的色模糊主要發(fā)生在與狹縫垂直的方向上?
全息照相中使用狹縫的目的是為了能在白光照明下再現(xiàn)準(zhǔn)單色像,在全息照相中,若用白光照明全息圖再現(xiàn)時(shí),不同波長(zhǎng)的光同時(shí)進(jìn)入人眼,我們將同時(shí)觀察到互相錯(cuò)位的不同顏色的再現(xiàn)像,造成再現(xiàn)像的模糊,即色模糊,在彩虹全息照相中,由于狹縫起了分光作用,再現(xiàn)過(guò)程中不同波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)不同的水平狹縫的位置,通過(guò)某一狹縫位置只能看到某一準(zhǔn)單色的像,從而避免了色模糊,在彩虹全息
10、照相中,為了便于雙眼觀察,參考平面波的選擇總是使全息圖的光柵結(jié)構(gòu)主要沿水平方向,因而色散沿豎直方向,狹縫沿水平方向放置,這樣色散方向與狹縫垂直,即色模糊主要發(fā)生在與狹縫垂直的方向上,這樣做的效果便于人眼上下觀察不同顏色的準(zhǔn)單色像。
計(jì)算題
若光致抗蝕劑的分辨率為1500cy/mm,使用波長(zhǎng)為的氦鎘激光器拍攝全息圖,光路參考光和物光的夾角不能大于多少度?
計(jì)算題
菲涅爾全息圖的物像距關(guān)系為,。
(1)系統(tǒng)用波長(zhǎng)的光記錄全息圖,用的光再現(xiàn),若,,,求像距;
(2)若再現(xiàn)波長(zhǎng)與記錄波長(zhǎng)相同,求傍軸近似條件下像的放大率。
將數(shù)值帶入后即可得答案
,
計(jì)算題
如圖1所示的孔徑,孔徑是邊長(zhǎng)為正方形,中間有一個(gè)邊長(zhǎng)為正方形的遮擋物。采用單位振幅的單色平面波垂直照明,求出緊靠屏后的平面上的透射光場(chǎng)的角譜。
b
a
圖1
解:光闌的透過(guò)率表達(dá)式為
其頻譜為
單位振幅的單色平面波(單一頻率)的角譜為
這樣緊靠屏后的平面上的透射光場(chǎng)的角譜為
6
試題和教育