《信息光學》考試大綱

適用專業名稱：物理學　

科目代碼及名稱 考試大綱 

3 信息光學

一、考試目的與要求

測試考生信息光學主要內容：光信息的描述、光信息分析基礎、光信息的傳播、光學成像系統分析、光學全息基礎等方面知識的理解掌握程度及對知識的運用能力；了解并掌握光學信息處理技術的基本理論和方法；同時考察學生分析與解決問題的綜合能力。

二、試卷結構（滿分100分）

1．內容比例

(1)光信息的描述                         約10分

(2)光信息分析基礎                       約20分

(3)光信息的傳播                         約30分

(4)光學成像系統分析                     約30分

(5)光學全息基礎                         約10分

2．題型比例

(1)填空題                               20分

(2)簡答題                               30分

(3)綜合題                               50分

三、考試內容與要求

   （一）光信息的描述 

考試內容：光波的數學描述，球面波、平面波、空間頻率、角譜；常用的非初等函數和特殊函數；卷積和相關。

考試要求：

1.掌握平面波、球面波的數學表述；掌握空間頻率和角譜的物理內涵。

2.熟練掌握非初等函數和特殊函數的表述和物理內涵。

3.掌握卷積和相關的計算及其物理內涵。

   （二）光信息分析基礎  

考試內容：傅里葉變換及其變換性質；光波傳播的系統理論，線性系統；抽樣定理。

考試要求：

1.熟練掌握非初等函數和特殊函數的空域-頻域傅里葉變換關系。

2.掌握線性系統的一般表述及其判斷標準。

3.掌握抽樣定理的計算及其物理內涵。

   （三）光信息的傳播

考試內容：標量衍射理論，基爾霍夫衍射理論；衍射的角譜理論；菲涅爾衍射；夫瑯禾費衍射；衍射光柵。

考試要求：

1.熟悉惠更斯-菲涅爾原理以及基爾霍夫衍射公式。

2.熟悉平面波角譜傳播理論及衍射孔徑對角譜的作用。

3.掌握菲涅爾衍射成立的條件及其空域、頻域的表達式。

4.掌握夫瑯禾費衍射成立的條件及其空域、頻域的表達式。

5.掌握線光柵、余弦型振幅光柵、正弦型相位光柵的復振幅透過率表達式。

   （四）光學成像系統分析

考試內容：透鏡的相位調制；透鏡的傅里葉變換性質；透鏡的成像規律；衍射受限相干成像系統的頻率響應；衍射受限非相干成像系統的頻率響應；OTF和CTF的關系；相干與非相干成像系統的比較。

考試要求：

1.了解薄透鏡對入射光波的復振幅作用規律。

2.熟練掌握物體在透鏡前和透鏡后的傅里葉變換規律及其物理內涵。

3.理解并掌握透鏡尺寸對點擴散函數的影響。

4.熟練掌握衍射受限系統CTF與截止頻率的計算及其物理內涵。

5.熟練掌握衍射受限系統OTF與截止頻率的計算及其物理內涵。

6.掌握OTF和CTF的區別和聯系。

7.掌握相干和非相干成像系統空域和頻域的成像區別。

（五）光學全息基礎

考試內容：全息基本原理：記錄與重建；同軸全息圖和離軸全息圖；基元全息圖；幾種不同類型的全息圖。

考試要求：

1.掌握全息記錄、再現的原理及其數學表述。

2.掌握同軸全息圖和離軸全息圖的技術特點及再現像區別。

3.掌握基元光柵、基元波帶片物理內涵及其數學表述。

4.掌握幾類全息圖的技術特點及其各自優勢，能夠根據要求自行設計全息記錄光路。

 

參考書目：  

1）《傅里葉光學》（第三版），呂乃光等, 機械工業出版社, 2016年.

 

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