《信息光学》考试大纲

适用专业名称：物理学　

科目代码及名称

考试大纲

3信息光学

一、考试目的与要求

测试考生信息光学主要内容：光信息的描述、光信息分析基础、光信息的传播、光学成像系统分析、光学全息基础等方面知识的理解掌握程度及对知识的运用能力；了解并掌握光学信息处理技术的基本理论和方法；同时考察学生分析与解决问题的综合能力。

二、试卷结构（满分100分）

1．内容比例

(1)光信息的描述约10分

(2)光信息分析基础约20分

(3)光信息的传播约30分

(4)光学成像系统分析约30分

(5)光学全息基础约10分

2．题型比例

(1)填空题20分

(2)简答题30分

(3)综合题50分

三、考试内容与要求

（一）光信息的描述

考试内容：光波的数学描述，球面波、平面波、空间频率、角谱；常用的非初等函数和特殊函数；卷积和相关。

考试要求：

1.掌握平面波、球面波的数学表述；掌握空间频率和角谱的物理内涵。

2.熟练掌握非初等函数和特殊函数的表述和物理内涵。

3.掌握卷积和相关的计算及其物理内涵。

（二）光信息分析基础

考试内容：傅里叶变换及其变换性质；光波传播的系统理论，线性系统；抽样定理。

考试要求：

1.熟练掌握非初等函数和特殊函数的空域-频域傅里叶变换关系。

2.掌握线性系统的一般表述及其判断标准。

3.掌握抽样定理的计算及其物理内涵。

（三）光信息的传播

考试内容：标量衍射理论，基尔霍夫衍射理论；衍射的角谱理论；菲涅尔衍射；夫琅禾费衍射；衍射光栅。

考试要求：

1.熟悉惠更斯-菲涅尔原理以及基尔霍夫衍射公式。

2.熟悉平面波角谱传播理论及衍射孔径对角谱的作用。

3.掌握菲涅尔衍射成立的条件及其空域、频域的表达式。

4.掌握夫琅禾费衍射成立的条件及其空域、频域的表达式。

5.掌握线光栅、余弦型振幅光栅、正弦型相位光栅的复振幅透过率表达式。

（四）光学成像系统分析

考试内容：透镜的相位调制；透镜的傅里叶变换性质；透镜的成像规律；衍射受限相干成像系统的频率响应；衍射受限非相干成像系统的频率响应；OTF和CTF的关系；相干与非相干成像系统的比较。

考试要求：

1.了解薄透镜对入射光波的复振幅作用规律。

2.熟练掌握物体在透镜前和透镜后的傅里叶变换规律及其物理内涵。

3.理解并掌握透镜尺寸对点扩散函数的影响。

4.熟练掌握衍射受限系统CTF与截止频率的计算及其物理内涵。

5.熟练掌握衍射受限系统OTF与截止频率的计算及其物理内涵。

6.掌握OTF和CTF的区别和联系。

7.掌握相干和非相干成像系统空域和频域的成像区别。

（五）光学全息基础

考试内容：全息基本原理：记录与重建；同轴全息图和离轴全息图；基元全息图；几种不同类型的全息图。

考试要求：

1.掌握全息记录、再现的原理及其数学表述。

2.掌握同轴全息图和离轴全息图的技术特点及再现像区别。

3.掌握基元光栅、基元波带片物理内涵及其数学表述。

4.掌握几类全息图的技术特点及其各自优势，能够根据要求自行设计全息记录光路。

参考书目：

1）《傅里叶光学》（第三版），吕乃光等,机械工业出版社,2016年.