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信息光学
- 阿贝认为衍射效应是由于有限的入瞳引起的，1896年瑞利提出衍射效应来自有限的出瞳。由于一个光曈只不过是另一个光曈的几何像，这两种看法是（ ）的。
- 平行光束在传播过程中的等相位面为（ ）。
- 会聚球面波与发散球面波形成的干涉，其峰值强度面是一族（ ）。
- 以下为
函数的光学模型是（ ）。 - 以下模型是sinc函数的光学模型有（ ）。
- 通过全息技术可以记录物体的三维图像，记录物光波波前信息采用了什么光学原理（ ）。
- 物体紧挨着透镜前表面位置放置时，透镜的像方焦面上得到物体的（ ）傅里叶频谱。
- 通过全息技术可以记录物体的全息图，光波照射到全息图时，又将再现物光波的三维信息，再现物光波信息采用了什么光学原理（ ）。
- 从全息图记录介质的厚度考虑，全息图可以分为：（ ）
- 20世纪50年代初，巴黎大学的麦尔查认为照片中的缺陷是由于成像系统的（ ）存在相应缺陷引起的；因而如果能在频谱平面上放置适当的滤波器补偿原来系统传递函数的缺陷，则两者的乘积将产生一个较为满意的频率响应，于是照片的质量将得到部分改善。
- 空间滤波器可以分为以下哪些类型？（ ）
- 衍射的物理模型，主要有以下哪几要素组成？（ ）。
- δ函数不是普通函数，是一个广义函数，可以把它看做由一些普通函数构成的序列的极限。以下函数的序列极限可以用于表示δ函数的有（ ）
- 以下模型是梳状函数的物理或光学模型是（ ）。
- 从频谱域的角度看，要恢复一个模糊的像是要补偿系统传递函数的缺陷，可采用以下光信息处理方法（ ）。
- 夫琅禾费衍射包含在菲涅尔衍射区内，其近似形式上破坏了卷积关系，没有自己的传递函数，而且菲涅尔衍射的传递函数也不适合它。（ ）
- 空间带宽积是用来描述空间信号（如图像、光学像）的信息容量，不能描述成像系统、信息处理系统的信息传递或处理能力。（ ）
- 阿贝成像原理可以描述为：物光波经透镜后在其后焦面上形成一系列衍射光斑，衍射光斑发出的球面子波在像面上进行相干叠加，从而产生物体的像。（ ）
- 相干系统的截止频率为非相干系统的截止频率的两倍， 但是对同一个光学成像系统，使用相干照明却不一定比使用非相干照明能得到更好的像。（ ）
- 光学成像系统类似一个高通滤波器，它滤掉了物体的低频成分，只允许某一范围的高频频成分通过系统，这正是任何光学系统不能传递物体全部细节的原因。（ ）
- 相干光学处理是光波复振幅的线性系统，满足复振幅叠加原则；非相干光学处理是强度的线性系统，满足光波强度叠加原则。（ ）
- 衍射受限光学系统是指不考虑像差，仅仅考虑光瞳产生的衍射限制的光学系统。（ ）
- 阿诺德.索末菲称光的衍射为，不能用反射或折射解释的光对直线光路的偏离。（ ）
- 基元全息图是指由单一物点发出的光波与参考光波干涉所构成的全息图。（ ）
- 在衍射的角谱理论理论描述中，孔径对角谱毫无影响。（ ）
- 非相干光学成像系统的光学传递函数的模称为___函数，其辐角称为___函数。
- 全息术是一种波前重建技术，它是一种采用光波记录物光波的___和___信息的方法。
- 卷积的结果将变得比被卷积函数本身的起伏振荡平缓圆滑，即在一定程度上消除了被卷积函数的细微结构。这是卷积的___效应。
- 光学成像系统分相干和非相干光学成像系统，相干光学成像系统的传递函数称为___，非相干光学成像系统的传递函数称为___。
- 光学全息术分成两步：波前记录和波前再现。波前记录，是利用干涉原理，将物光波前的全部信息以___形式记录在介质中，得到___。
- 除了用光学干涉方法记录全息图外，还可用计算机和绘图设备来综合出全息图，而不需要物体的实际存在，只需要物光波的数学描述。该类全息图的记录方法称为 ___。
- 单色光波场中某一平面上的场分布可看做不同方向传播的但是平面波的叠加，在叠加时各平面波成分有自己的振幅和常量位相，它们的值取决于___的模和辐角。
- 在傅里叶变换全息图记录光路中，实现傅里叶变换可以采用平行光照明和___两种基本方式。
- 1962年美国科学家Leith和Upatnieks将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了___。
- 线性空不变光学系统的传递函数指的是___。
- 对于完全透明的细微物体，因为其各个部分对于光波的吸收基本一致，普通显微镜无法看到，请问在不破坏物体本身的情况下如何采用光学方法观察它？
- 举例说明如何利用相干光学处理系统进行图像识别？？
- 两个空间函数的互相关运算的定义和物理含义是什么？
- 如何描述阿贝二次成像过程？
下图所示，在激光束经过透镜L1汇聚的焦点上，放置针孔滤波器，可以消除因透镜粘附尘埃等引起的噪声，并提供一个均匀的照明光波。请问这一系统的工作原理是什么？
A:等价 B:不等价
AI参考:答案是A：等价。根据题意，阿贝认为衍射效应是由于有限的入瞳引起的，而瑞利则提出衍射效应来自有限的出瞳。这两种看法实际上是等价的，因为一个光瞳只不过是另一个光瞳的几何像。也就是说，无论是从入瞳还是从出瞳的角度来看，衍射效应都是由于有限的光学系统所引起的。因此，答案为A等价。'
A:球面 B:平面 C:椭圆面
AI参考:正确答案是B：平面。在传播过程中，光束保持相位一致的区域称为等相位面，平面是其中最常见的一种。'
A:平行平面 B:旋转抛物面 C:旋转椭球面 D:旋转双曲面
答案:旋转抛物面
A:狭缝的衍射孔径 B:单缝夫琅禾费衍射的复振幅分布 C:单缝夫琅禾费衍射的光强分布
AI参考:答案：C解析：题目中给出的图片描述了一个光线的衍射现象，符合单缝夫琅禾费衍射的光强分布。狭缝的衍射孔径描述的是光线通过狭缝时的衍射现象，而单缝夫琅禾费衍射的复振幅分布描述的是光线通过单缝后的衍射现象。因此，本题答案为C选项。'
A:单缝夫琅禾费衍射的光强分布 B:狭缝的衍射孔径 C:单缝夫琅禾费衍射的复振幅分布
AI参考:单缝夫琅禾费衍射的光强分布是sinc函数的光学模型。所以，选项A是正确答案。狭缝的衍射孔径和单缝夫琅禾费衍射的复振幅分布虽然也与衍射有关，但它们的光学模型不是sinc函数。'
A:光的干涉 B:光的衍射 C:光的投影
答案:对AI参考:通过全息技术可以记录物体的三维图像，记录物光波波前信息采用了光的干涉光学原理。全息术是利用光的干涉原理来记录并再现物体光波的完整信息的一种技术。在全息术的记录过程中，物体光波通过全息底片的参考光波（激光束），被干涉后生成二维图像记录下来。而干涉原理包括光波的相长和相消干涉，这是一种基于光的波动性质的现象，所以答案是A:光的干涉。'
A:准 B:准确
答案:前焦面AI参考:答案：B：准确。物体紧挨着透镜前表面位置放置时，透镜的像方焦面上得到的确实是物体的准确傅里叶频谱。傅里叶频谱是物体频域分析的基础，可以帮助我们更好地了解物体的频率特性。'
A:光的衍射 B:光的投影 C:光的干涉
答案:衍射效应
A:平面全息图和体全息图 B:同轴全息图和离轴全息图 C:菲涅尔全息图和夫琅禾费全息图
AI参考:从全息图记录介质的厚度考虑，全息图可以分为：A:平面全息图和体全息图。平面全息图是指记录介质为二维层片结构的全息图，例如激光束为横向，并在光栅上逐层记录的衍射图像。而体全息图则是记录介质厚度足够大，使得所有方向的衍射光都在同一层上记录的全息图。因此，从全息图的分类角度考虑，可以分为平面全息图和体全息图。'
A:传递函数 B:脉冲响应函数 C:聚焦位置
AI参考:正确选项是【传递函数】根据原文描述，麦尔查认为照片中的缺陷是由于成像系统的传递函数存在相应缺陷引起的，因而可以通过在频谱平面上放置适当的滤波器补偿原来系统传递函数的缺陷，以改善照片的质量。因此，传递函数是正确的选项。脉冲响应函数与聚焦位置与此文段描述不符。'
A:二元振幅滤波器 B:振幅滤波器 C:复数滤波器 D:相位滤波器
AI参考:正确选项为：ABD。空间滤波器可以分为振幅滤波器、相位滤波器和振幅相位滤波器。其中，振幅滤波器只对信号的振幅进行滤波，而相位滤波器只对信号的相位进行滤波，振幅相位滤波器同时对信号的振幅和相位进行滤波。而复数滤波器是针对复数信号的滤波器，与空间滤波器没有直接关系。因此，选项ABD是正确的。'
A:观察屏 B:入射光场 C:衍射屏
AI参考:答案为B：入射光场，C：衍射屏。衍射是一种波的传播方式，它涉及到波的传播方向和空间分布。在衍射模型中，入射光场是主要的要素，它包含了衍射源发出的光能量。衍射屏则是在衍射现象中用来限制光传播方向的物体。只有当入射光场照射在衍射屏上，并且衍射屏的形状和尺寸符合一定的条件时，才会发生明显的衍射现象。因此，答案为B和C。'
A:圆域函数 B:sinc函数 C:高斯函数 D:矩形函数
AI参考:正确选项为【C:高斯函数】。δ函数是一种特殊的函数，表示无穷多个普通函数的积分和，可以表示为某个普通函数序列的极限。而高斯函数是一种具有特定形状和中心的函数，与δ函数具有相似的性质，因此可以用高斯函数来表示δ函数。圆域函数、sinc函数和矩形函数都不能完全表示δ函数。'
A:点光源阵列 B:图像的抽样 C:光脉冲 D:小孔阵列的透过率
AI参考:正确选项是：A:点光源阵列 C:光脉冲。点光源阵列、光脉冲属于物理模型，小孔阵列的透过率属于光学模型，图像的抽样不属于物理或光学模型。因此，答案是A和C。'
A:维纳滤波器 B:逆滤波器 C:匹配滤波器 D:复数滤波器
AI参考:正确选项为：A、B、C。从频谱域的角度看，要恢复一个模糊的像是要补偿系统传递函数的缺陷，可以采用维纳滤波器、逆滤波器和匹配滤波器等方法。其中，逆滤波器和匹配滤波器属于非线性滤波方法，可以更好地处理模糊图像，而维纳滤波器是一种线性滤波方法，也可以有效地补偿系统传递函数的缺陷，从而恢复模糊的像。因此，选项A、B、C均为正确选项。选项D复数滤波器不是针对图像处理而提出的，因此不正确。'
A:对 B:错
AI参考:正确答案是B：错。 夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射都是衍射现象，它们都包含在菲涅尔衍射区内，因此A选项错误。但是，夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射的传递函数是不同的，菲涅尔衍射的传递函数更适合描述其特性。因此，B选项也是错误的。综上所述，夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射虽然都是在菲涅尔衍射区内，但是它们有各自的特点和传递函数，不会破坏卷积关系，也拥有自己的传递函数。因此，该判断题错误。"
A:错 B:对
AI参考:答案：A：错。 空间带宽积是用来描述空间信号（如图像、光学像）的信息容量的物理量，是决定空间信号传输速度的要素，同时也是计算信号压缩比的基础。它可以用来描述成像系统、信息处理系统的信息传递或处理能力。因此，本题判断错误。"
A:对 B:错
答案:对AI参考:答案是A：对。 阿贝成像原理是指物光波经透镜后在其后焦面上形成一系列衍射光斑，这些衍射光斑可以看作是球面子波的波阵面。这些波阵面上的子波会在像面上进行相干叠加，从而产生物体的像。因此，这个描述是正确的。"
A:对 B:错
A:错 B:对
A:对 B:错
A:对 B:错
A:对 B:错
AI参考:正确答案是A：对。 阿诺德·索末菲认为光的衍射现象不能用反射或折射来解释，而是与光的直线传播规律发生偏离有关。因此，他提出光的衍射现象不能用反射或折射来解释的光对直线光路的偏离。"
A:对 B:错
A:对 B:错
AI参考:B:错。在衍射的角谱理论中，孔径的大小会影响角谱的分布。因此，答案为B：错。当光源发出的一束光经过小孔衍射后，会形成角谱分布。而孔径的大小会影响这一分布的形状和强度。因此，衍射的角谱理论描述中，孔径对角谱的分布和强度是有影响的。"
AI参考:全息术是一种波前重建技术，它是一种采用光波记录物光波的相位和振幅信息的方法。"
AI参考:正确选项是“空间平滑”效应。 卷积是一种数学运算方式，它可以将一个函数与另一个函数相乘并移位重叠，形成一个新的函数。卷积的结果将使得被卷积函数的细微结构在一定程度上被消除，使得卷积后的结果变得比被卷积函数本身的起伏振荡平缓圆滑。这种现象被称为空间平滑效应。"
AI参考:正确选项是： 相干光学成像系统的传递函数称为“频域传递函数”，非相干光学成像系统的传递函数称为“空间域传递函数”。 解释： 相干光学成像系统通常使用激光作为光源，通过干涉原理进行成像。在这种系统中，光源的光波在空间中的传播可以分解为一系列的波列，这些波列在空间中的叠加会产生干涉条纹。因此，相干光学成像系统的传递函数通常被定义为干涉条纹的强度分布与输入光强的关系，通常在频域中进行描述。 非相干光学成像系统通常使用普通光源（如白炽灯、LED等）进行成像。在这种系统中，光源的光波通过光学系统后，会在空间中产生一个散斑场，即空间中的光强分布呈现出随机分布。因此，非相干光学成像系统的传递函数通常被定义为输入光强与输出光强的关系，通常在空间域中进行描述。 需要注意的是，不同的光学成像系统可能会使用不同的术语来描述传递函数，因此具体的术语可能会因不同的系统和文献而异。"
AI参考:正确选项是**数字全息图**。 数字全息术，是一种新型的全息术，不需要物体的实际存在，只需要物光波的数学描述，通过计算机和绘图设备来综合出全息图。它能够将物体从空间域转换到数字域，以便进行后期的处理和存储。数字全息术在很多领域都有应用，如生物全息摄影、遥感全息成象、全息光栅显示器等。"
AI参考:正确答案应该是：波源。 在单色光波场中某一平面上的场分布可看做不同方向传播的平面波的叠加，叠加时各平面波成分有自己的振幅和常量位相，它们的值取决于波源的模和辐角。因此，答案为波源。"
AI参考:正确选项是：**反射光照明**。 在傅里叶变换全息图记录光路中，实现傅里叶变换可以采用平行光照明和反射光照明两种基本方式。其中，反射光照明是利用全息图记录物体反射回来的光进行照明，通过反射光实现傅里叶变换，从而获取物体的全息图信息。而平行光照明则是利用平行光束进行照射，通过透射或衍射的方式实现傅里叶变换。但是，反射光照明更常用在全息技术的实现中。"
AI参考:正确选项是：1962年美国科学家Leith和Upatnieks将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了多波束形成技术。 多波束形成技术是一种空域信号处理技术，通过将多个窄波束组合成一个宽波束，以提高雷达、声呐等设备的探测范围和精度。该技术在通信领域中也有应用，可以将多个窄的频带信号组合成一个宽的频带信号，从而提高通信系统的容量和可靠性。因此，Leith和Upatnieks将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了多波束形成技术。"
AI参考:正确选项是：系统的光阑直径与镜头焦距的比值。 线性空不变光学系统的传递函数指的是系统的光阑直径与镜头焦距的比值，用于描述系统的成像性能。"
AI参考:正确答案：采用干涉显微镜（Interference Microscope）或全息显微镜（Holographic Microscope）可以观察完全透明的细微物体，而不破坏物体本身。 干涉显微镜利用了光的干涉原理，可以在不破坏物体的情况下观察到物体的细微结构。全息显微镜则利用了光的干涉和衍射原理，可以记录并再现物体的全息图像，从而在无需破坏物体的情况下观察到其结构。这两种方法都可以用于观察完全透明的细微物体。"
AI参考:利用相干光学处理系统进行图像识别的一个基本步骤通常包括以下几个部分： 1. 采集图像：首先，需要使用光学系统采集待识别物体的图像。这可能涉及到将光源（如激光）照射到物体上，并使用相机或其他光学设备捕获图像。 2. 预处理：采集的图像可能存在噪声、对比度不足、颜色失真等问题，因此需要进行预处理，如去噪、增强对比度、色彩校正等，以提高图像的质量和可识别性。 3. 相干混合成像（Coherence mixing）：这是相干光学处理系统的核心部分，它利用干涉原理将物体的光学特性转化为电信号。通过调整光源的偏振态或波长，可以增强图像中特定信息的表现。 4. 特征提取：利用相干混合成像得到的电信号，可以进行特征提取，识别出物体的关键特征。例如，通过分析相位信息，可以识别物体的形状、尺寸、表面纹理等信息。 5. 图像识别：通过与已知物体或数据库中的图像进行比较，可以实现对未知物体的识别。这可能涉及到使用计算机视觉算法（如基于深度学习的算法）进行自动匹配和识别。 以上步骤仅是一个基本的框架，实际应用中可能需要根据具体需求和环境进行调整和优化。此外，相干光学处理系统在生物医学成像、环境监测、安全检查等领域也有广泛的应用，可以通过与其他技术（如光谱分析、多光谱成像等）结合，实现更复杂的图像识别任务。"
AI参考:两个空间函数的互相关运算的定义和物理含义是： 定义：两个空间函数f(x,y)和g(x,y)的互相关函数R(τ)定义为它们的卷积的复数表示形式。其中τ是两个函数之间的时间延迟。 物理含义：互相关函数R(τ)描述了两个空间函数f(x,y)和g(x,y)之间的相似性。当τ为零时，R(τ)等于f(x,y)和g(x,y)的乘积，表示两个函数完全相同。当τ不为零时，R(τ)描述了两个函数之间的相似部分和不同部分之间的相互作用。 此外，互相关函数还可以用于信号处理中的特征提取和模式识别，例如通过寻找特定τ值下的峰值来识别信号中的特定模式或特征。"
AI参考:阿贝二次成像过程可以用以下文字描述： 阿贝二次成像过程是指通过物镜系统对物镜所成的像进行放大，再经过目镜再次放大，最终在人眼中形成放大了的虚像的过程。这个过程是显微镜成像的基本原理和机制之一。 希望以上文字可以满足您的需求。"
AI参考:正确选项是：该系统的工作原理是通过针孔滤波器对激光束进行过滤，消除因透镜粘附尘埃等引起的噪声，并提供一个均匀的照明光波。 解释： 1. 根据题目描述，针孔滤波器被放置在经过透镜L1汇聚的焦点上，因此可以推断出这个位置应该是光线汇聚后最亮的地方。 2. 针孔滤波器的作用是过滤掉一些不必要的光线，只保留经过透镜L1汇聚后最亮的光线，这样可以消除因透镜粘附尘埃等引起的噪声。 3. 同时，由于针孔滤波器只保留最亮的光线，因此提供了一个均匀的照明光波。 综上所述，该系统的工作原理是通过针孔滤波器对激光束进行过滤，消除噪声并提供均匀照明。"
