傅里葉光學(xué)考試題及答案

單項選擇題（每題2分，共10題）1.傅里葉變換可將時域信號轉(zhuǎn)換為（）A.空域信號B.頻域信號C.相位信號D.幅度信號2.夫瑯禾費衍射的條件是（）A.光源和觀察屏距衍射屏有限遠(yuǎn)B.光源和觀察屏距衍射屏無限遠(yuǎn)C.光源距衍射屏有限遠(yuǎn)，觀察屏無限遠(yuǎn)D.光源距衍射屏無限遠(yuǎn)，觀察屏有限遠(yuǎn)3.光學(xué)傳遞函數(shù)的物理意義是（）A.描述光學(xué)系統(tǒng)對不同頻率成分的傳遞能力B.描述光學(xué)系統(tǒng)的放大倍數(shù)C.描述光學(xué)系統(tǒng)的分辨率D.描述光學(xué)系統(tǒng)的像差4.矩形函數(shù)的傅里葉變換是（）A.sinc函數(shù)B.高斯函數(shù)C.階躍函數(shù)D.脈沖函數(shù)5.下列哪種光學(xué)元件可實現(xiàn)傅里葉變換（）A.平面鏡B.凹透鏡C.凸透鏡D.三棱鏡6.空間頻率的單位是（）A.赫茲B.弧度C.線對/毫米D.度7.相干照明下，光學(xué)系統(tǒng)的成像特性主要由（）決定A.振幅傳遞函數(shù)B.相位傳遞函數(shù)C.光學(xué)傳遞函數(shù)D.對比度傳遞函數(shù)8.衍射受限系統(tǒng)的截止頻率與（）有關(guān)A.波長B.孔徑大小C.焦距D.以上都是9.若一個函數(shù)的傅里葉變換是偶函數(shù)，則該函數(shù)是（）A.偶函數(shù)B.奇函數(shù)C.實函數(shù)D.虛函數(shù)10.傅里葉光學(xué)中，常用（）來描述光場的復(fù)振幅分布A.標(biāo)量衍射理論B.矢量衍射理論C.幾何光學(xué)理論D.波動光學(xué)理論多項選擇題（每題2分，共10題）1.傅里葉變換的性質(zhì)包括（）A.線性性質(zhì)B.平移性質(zhì)C.卷積定理D.對稱性2.以下屬于傅里葉光學(xué)應(yīng)用的有（）A.光學(xué)信息處理B.光學(xué)成像C.全息術(shù)D.激光加工3.影響光學(xué)傳遞函數(shù)的因素有（）A.像差B.衍射C.噪聲D.光源特性4.常用的光學(xué)濾波方法有（）A.低通濾波B.高通濾波C.帶通濾波D.帶阻濾波5.相干光成像系統(tǒng)和非相干光成像系統(tǒng)的區(qū)別在于（）A.照明方式不同B.成像特性不同C.傳遞函數(shù)不同D.像的對比度不同6.以下哪些函數(shù)是常用的窗函數(shù)（）A.矩形窗函數(shù)B.漢寧窗函數(shù)C.高斯窗函數(shù)D.三角窗函數(shù)7.傅里葉光學(xué)中，衍射可分為（）A.菲涅爾衍射B.夫瑯禾費衍射C.拉曼衍射D.布拉格衍射8.光學(xué)傳遞函數(shù)的測量方法有（）A.直接測量法B.間接測量法C.干涉測量法D.衍射測量法9.空間濾波系統(tǒng)通常由（）組成A.光源B.輸入平面C.濾波平面D.輸出平面10.全息圖的類型有（）A.振幅全息圖B.相位全息圖C.反射全息圖D.透射全息圖判斷題（每題2分，共10題）1.傅里葉變換只能處理連續(xù)信號。（）2.夫瑯禾費衍射是遠(yuǎn)場衍射。（）3.光學(xué)傳遞函數(shù)只與光學(xué)系統(tǒng)本身有關(guān)，與照明條件無關(guān)。（）4.卷積定理表明時域卷積對應(yīng)頻域相乘。（）5.相干光成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量一定比非相干光成像系統(tǒng)好。（）6.矩形函數(shù)和sinc函數(shù)是一對傅里葉變換對。（）7.衍射受限系統(tǒng)的截止頻率越高，系統(tǒng)的分辨率越低。（）8.傅里葉光學(xué)中，光場的復(fù)振幅分布可以用一個二維函數(shù)表示。（）9.光學(xué)濾波可以改善圖像的質(zhì)量。（）10.全息術(shù)可以記錄物體的全部信息，包括振幅和相位。（）簡答題（每題5分，共4題）1.簡述傅里葉變換的線性性質(zhì)。答：傅里葉變換的線性性質(zhì)指，若有兩個函數(shù)\(f_1(x)\)和\(f_2(x)\)，其傅里葉變換分別為\(F_1(u)\)和\(F_2(u)\)，對于任意常數(shù)\(a\)和\(b\)，\(af_1(x)+bf_2(x)\)的傅里葉變換為\(aF_1(u)+bF_2(u)\)，體現(xiàn)了可疊加性。2.什么是光學(xué)傳遞函數(shù)？答：光學(xué)傳遞函數(shù)是描述光學(xué)系統(tǒng)對不同頻率成分的傳遞能力的函數(shù)。它綜合考慮了像差、衍射等因素對成像的影響，可分為振幅傳遞函數(shù)和對比度傳遞函數(shù)，能全面評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量。3.簡述相干光成像和非相干光成像的特點。答：相干光成像用相干光照明，成像特性由復(fù)振幅疊加決定，對相位變化敏感，可實現(xiàn)復(fù)雜濾波；非相干光成像用非相干光照明，成像特性由光強疊加決定，像的對比度好，對光源要求低。4.舉例說明傅里葉光學(xué)在光學(xué)信息處理中的應(yīng)用。答：如在圖像去噪中，利用低通濾波，通過傅里葉變換將圖像轉(zhuǎn)換到頻域，濾除高頻噪聲成分，再逆變換回空域得到清晰圖像；還可用于特征提取，通過設(shè)計合適濾波器提取圖像特定特征。討論題（每題5分，共4題）1.討論傅里葉光學(xué)對傳統(tǒng)光學(xué)成像理論的發(fā)展和突破。答：傳統(tǒng)光學(xué)成像理論基于幾何光學(xué)和波動光學(xué)，有局限性。傅里葉光學(xué)引入頻域分析，將光場用傅里葉變換描述，可分析光學(xué)系統(tǒng)對不同頻率成分的傳遞，突破了傳統(tǒng)對成像的直觀理解，能更好處理像差、衍射等問題，拓展了成像理論。2.分析光學(xué)傳遞函數(shù)在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和評價中的作用。答：在設(shè)計中，可根據(jù)傳遞函數(shù)確定系統(tǒng)參數(shù)，如孔徑、焦距等，優(yōu)化系統(tǒng)性能；評價時，通過測量傳遞函數(shù)判斷系統(tǒng)成像質(zhì)量，了解系統(tǒng)對不同頻率信息的傳遞能力，發(fā)現(xiàn)像差、衍射等缺陷，指導(dǎo)改進。3.探討相干光和非相干光在光學(xué)成像中的優(yōu)缺點及適用場景。答：相干光成像可實現(xiàn)復(fù)雜濾波，對微小相位變化敏感，但易產(chǎn)生相干噪聲；適用于光學(xué)信息處理、全息術(shù)等。非相干光成像像的對比度好，對光源要求低，但不能進行相位操作；適用于普通攝影、顯微鏡成像等。4.談?wù)劯道锶~光學(xué)在未來光學(xué)技術(shù)發(fā)展中的潛在應(yīng)用和挑戰(zhàn)。答：潛在應(yīng)用包括超分辨率成像、量子光學(xué)信息處理等。挑戰(zhàn)有對復(fù)雜光場精確控制和測量難，實際系統(tǒng)存在像差、噪聲等干擾，且相關(guān)理論和技術(shù)需與其他學(xué)科交叉融合，研發(fā)成本高。答案單項選擇題答案1.B2.B3.A4.A5.C6.C7.A8.D9.A10.A多項選擇題答案1.ABCD2.AB