信息光学课程教学大纲-西南科技大学理学院.docVIP

《信息光学》课程教学大纲 （Information optics） 课程编号： 163990630 学 分：3.5 学 时： 56 先修课程：基础光学、数学物理方法等 后续课程：光信息存储技术 适用专业：光学、光电子学、应用物理和光学仪器、光信息科学与技术 开课部门：理学院专业物理教研室 课程教学目的和课程性质 信息光学是高等学校光学、光电子学、应用物理和光学仪器等专业高年级本科的必修课。信息光学是近年来发展起来一门新兴学科，它已渗透到科学技术的各个领域，成为信息科学的重要分支，得到越来越广泛的应用。其知识范围为线系统分析，衍射理论，相干光理论，光学变换，光全息和信息处理。教学重点、难点：信息光学的基础理论、基本概念和物理图像, 通过本课程的学习使学生系统学习信息光学基础知识，培养学生理论联系实际，结合光学信息处理技术，开拓学生理论用于实践的方法和创新思路，提高学生解决实际问题的能力。为从事光学信息处理工作和近代光学信息处理技术的学习打下基础。 信息光学是光学、光电子学、信息论和通信理论的交叉科学，也是在各种应用领域中的数理基础, 是信息科学的重要组成部分，也是现代光学的核心课题之一。随着波前调制技术和全息术的现代发展，信息光学在自适应光学、光学检测、现代光谱学、光学计量、空间光学、眼视光学等领域得到广泛的应用。 二、课程的主要内容及基本要求 第1单元 线性系统分析（ 10 学时） [知 识 点] 1、光学中常见几种非初等函数；2、δ函数性质；3、卷积与相关；4、傅里叶变换的基本性质；5、线性系统分析；6、二维光场分析 [重 点] 常用非初等函数表达式；δ函数的性质及其应用；相关与卷积的物理意义；线性系统的理解；常用傅里叶变换公式 [难 点] δ函数的性质及其应用；卷积和相关的差异，计算以及物理意义；线性系统理解 [基本要求] 1、识 记：δ函数的定义和性质；相关与卷积定义以及之间关系；傅里叶变换性质 2、领 会：线性系统；二维采样定理 3、简单应用：使用傅里叶变换性质判断傅里叶变换仿真是否正确 4、综合应用：根据基础光学实验现象观察，傅里叶变换性质；使用二维采样定律判断系统最小采样率 [实践与练习] 傅里叶变换练习；卷积性质练习 [考核要求] 在应用中，可以写出常用的几种非初等函数的表达式 常用函数的傅里叶变换表达式 卷积表达式，求解的步骤 二维采样定律的证明 傅里叶变换推导出的一些性质证明 第2单元 标量衍射理论（ 6 学时） [知 识 点] 1、基尔霍夫衍射理论；2、衍射的角谱理论；3、 菲涅尔衍射和夫琅和费衍射及其应用实例；4、衍射的巴俾涅原理 [重 点] 衍射的角谱理论；菲涅尔衍射和夫琅和费衍射公式及计算 [难 点]角谱的概念；基尔霍夫衍射理论的基本思想的表达式； [基本要求] 1、识 记：基尔霍夫表达式；角谱；巴俾涅原理 2、领 会：菲涅尔与夫琅和费异同点 3、简单应用：巴俾涅制作互补屏 4、综合应用：运用角谱求解光波场；夫琅和费衍射计算；菲涅尔计算近场 [实践与练习] 课后进行角谱，菲涅尔衍射和夫琅和费衍射的计算 [考核要求] 1、基尔霍夫衍射理论的描述本质 2、角谱的数学表达式，本质 3、菲涅尔衍射与夫琅和费的异同，使用场合以及计算 第3单元 光学成像系统的传递函数（ 14 学时） [知 识 点] 1、透镜的傅里叶变换性质；2、相干照明衍射受限系统的点扩展函数；3、相干照明下衍射受限系统的成像规律；4、 衍射受限系统的相干传递函数；5、 衍射受限非相干成像系统的传递函数；6、有像差系统的传递函数；7、 相干与非相干成像系统的比较。 [重 点] 透镜傅里叶变换性质；相干和非相干情况下点扩展函数的定义；理想和衍射受限系统成像规律，传递函数； [难 点]透镜傅里叶变换性质，使用衍射理论求解相干情况下点扩展函数定义；非相干与相干线性系统的差异；理想与衍射受限系统的成像规律 [基本要求] 1、识 记：透镜的傅里叶变换公式；点扩展函数在相干和非相干情况下的定义；光学的成像规律 2、领 会：相干和非相干两种情况下，其线性系统的描述差异 3、简单应用：透镜傅里叶变换求解理想情况下物象关系 4、综合应用：运用透镜傅里叶变换公式，求解物体放置在透镜前后以及靠近透镜下的光场差异；相关与非相干情况下系统的截止频率；成像规律求解物体经过复杂的像 [实践与练习] 经过透镜后的光场计算；截止频率的求解；物像规律的应用 [考核要求] 1、正负透镜的相位调制作用 2、点扩散函数的应用 3、物像关系的应用 4、传递函数在相干与非相干情况下表达式 5、光学截止频率计算 第4单元