1 引言0809.ppt

1、傅里叶光学,2008年10月王成,2/38,第一章引言 基本内容介绍 傅里叶光学与光学理论 三 课程设置 四 课程特点与要求 五 主要参考书目,3/38,FourierOptics 并不是以发明人的名字命名的一个光学分支 使用傅里叶方法分析光学现象，将光学系统视为一个线性系统，采用线性理论和傅里叶变换理论，研究光如何在（光学）系统中的传播行为 这是一个很现代的光学分支，在60年代方得以完整建立,一基本内容介绍,4/38,一基本内容介绍,Fourier analysis is a ubiquitous tool that has found application to diverse area

2、s of physics and engineering . Here we deals with its applications in optics, and in particular with applications to . diffraction, imaging, transform function .,5/38,现代光学 高等几何光学 象差光学理论 变换光学 傅里叶光学、干涉频谱理论 量子光学 激光原理、光谱理论 原子光学 原子俘获 分子光学 发光学、液晶理论,一基本内容介绍,6/38,第一章引言 基本内容介绍 傅里叶光学与光学理论 三 课程设置 四 课程特点与要求 五主要

3、参考书目,7/38,二傅里叶光学与光学理论,傅里叶光学有明显的电子学工作的痕迹 傅里叶光学使光学更像是一门科学 傅里叶光学是现代光学的理论基础 傅里叶光学是现代科学研究的基本训练,8/38,傅里叶光学运用频谱分析方法对广泛的光学现象作了新的诠释 标量衍射理论 透镜成像规律 用频谱分析方法分析光学系统性质 应用领域 空间滤波 光学信息处理 光学系统质量的评价 全息术 傅里叶光谱学,二傅里叶光学与光学理论,9/38,傅里叶光学是光学性质的一种表示方法 存在着多种对光学性质的描述方法 透明这一个简单的物理性质，在几何光学中就是说明物质的不同属性，如同导体与绝缘介质 在电磁理论中，也有一个不太完美的菲

4、涅耳公式讨论光在物质中的传播行为，它的机理是物质与电磁场的相互作用 量子光学中，物质与光子不发生作用,二傅里叶光学与光学理论,10/38,不同的科学家有着不同的风格，与他们联系在一起的不同的学说也就有不同的风格 有的轻灵飘逸，有的气势磅礴，有的粗犷豪放，有的细致婉约 真是各有千秋，从科学的表述中你可以欣赏到多彩多姿的风格美,二傅里叶光学与光学理论,11/38,傅里叶光学建立的标志性工作 1935年泽尼克提出相衬原理 1948年盖伯提出全息理论 1955年建立光学传递函数概念 1960年激光器的诞生,二傅里叶光学与光学理论,12/38,一门新的理论总是要完成下列几项任务： 逻辑上自洽，也就是讲，

5、自身要完整 能够解释原有理论的可以解释的那些内容，并且得出相同的结论 能够解释原有理论难以解释甚至无法解释的内容 能够增添新的内容，得到新的结论，开拓新的领域，提出新的观点,二傅里叶光学与光学理论,13/38,傅里叶光学自身理论是完整的 它可以解释几何光学的成像原理 它可以合理完整的解释光的波动学说：干涉和衍射现象 它可以得到传递函数、相衬理论、全息光学等新的现象和新的领域,二傅里叶光学与光学理论,14/38,第一章引言 基本内容介绍 傅里叶光学与光学理论 三 课程设置 四 课程特点与要求 五主要参考书目,15/38,惠更斯菲涅尔原理,光波衍射(基尔霍夫积分),菲 涅 尔 衍 射,夫 琅 和

6、费 衍 射,衍射应用,衍射再现波前,全息光学,二元光学(集成光学),点扩展函数,光学传递函数,像质评价,衍射光学,衍射光谱仪,傅里叶光谱仪,阿贝成像,空间滤波,傅 里 叶 光 学,课 程 内 容,三 课程设置,光波的标题理论,16/38,三 课程设置,引言 常见函数 函数，三角形函数，sinc函数，阶跃函数，矩形函数，三角函数，梳状函数，贝塞尔函数，Zernike多项式 傅里叶变换 傅里叶级数，傅里叶变换，特殊函数的傅里叶变换，线性系统与空不变系统,17/38,波动光学理论基础 惠更斯-费涅耳原理、基尔霍夫积分 菲涅耳衍射与夫朗和费衍射 菲涅耳衍射、夫朗和费衍射、傅里叶变换 光学元件的变换特性

7、 棱镜、柱面镜和薄透镜的变换功能、透镜的傅里叶变换特性,三 课程设置,18/38,光学信息处理 阿贝原理、信息处理、相衬原理、空间带宽积 全息光学与二元光学 全息光学、全息干涉度量学、二元光学 傅里叶光学的其他应用 光栅、光谱仪、自适应光学、传递函数 费马原理与费曼原理,三 课程设置,19/38,三 课程设置,傅里叶光学可以有四种逻辑： 函数逻辑，就是定义各种函数，而后讨论这些函数的各种性质，并讨论实现这些函数的具体装置 运算（变换）逻辑，就是确定变换的特性，而后四处去使用这些变换，针对不同的对象（函数）和过程使用这些变换 系统逻辑，就是全部都由线性空不变系统出发，函数和变换都是满足这个系统的

8、对象和过程，最后讨论各种性质 光学逻辑，从光学的特性出发，研究光学元件和光学成像（甚至不成像）过程,20/38,第一章引言 基本内容介绍 傅里叶光学与光学理论 三 课程设置 四 课程特点与要求 五主要参考书目,21/38,四 课程特点与要求,数学量大 逻辑性强 属基础课程 60%答卷(总要60分以上吧)，10%出勤 30%作业：写报告 我不懂、自圆其说上上 我懂、请清楚了 上中 我留的作业、达到要求了上下,你们9月份拿出一个办法来吧,22/38,你有压力，我也有压力 理论成熟，教材多样 新东西少 习题运算多 树木与森林,四 课程特点与要求,23/38,教师与课程的基本要求： 传授知识，掌握方法

9、 教师与课程的高级要求： 开启心智，拓展视野 教师与课程的理想要求,我讲授的目的，不是为你们参加考试做准备甚至不是为你们服务于工业或军事做准备，我最想做的是向你们给出对这个奇妙世界的一些欣赏，以及物理学家们看待这个世界的方式，这是现今时代里真正文化的主要部分,The main purpose of my teaching has not been to prepare you for some examination-it was not even to prepare you to serve industry or the military. I wanted to give you so

10、me appreciation of the wonderful world and the physicists way of looking at it, which, I believe, is a major part of the true culture of modern times.,费曼,四 课程特点与要求,24/38,问题： 有多少人是学光学出身 有多少人学物理出身 有多少人学电学出身 数学基础和英语基础如何 有多少人学习了高等光学,四 课程特点与要求,25/38,第一章引言 基本内容介绍 傅里叶光学与光学理论 三 课程设置 四 课程特点与要求 五主要参考书目,26/38,

11、五主要参考书目,傅里叶光学 吕乃光 编著，机械工业出版社 2006.4 书写很传统的一本书，中规中矩 标准的教科书 标量衍射理论、部分相干理论、激光散斑,27/38,傅里叶光学导论，Joseph W. Goodman，秦克诚等译，电子工业出版社 2006.9 经典教科书，有英文版，是傅里叶光学的权威之著 第三版中有一些新东西 角谱理论,五主要参考书目,28/38,傅里叶光学与现代光学基础 谢敬辉等著，北京理工大学出版社，2007.9 理论上没有什么突破 傅里叶光谱技术讲的比较好,五主要参考书目,29/38,高等光学教程(光学的基本电磁理论) 季家镕著，科学出版社 2007.10 对电磁理论的介

12、绍比较多，当然也都是抄来的，是标量理论的高端内容,五主要参考书目,30/38,信息光学，苏显渝李继陶编著，科学出版社 1999.9 (2006.1) 光信息技术及应用 杨振寰著，电子工业出版社 2006.7 信息光学作为傅里叶光学的主要外延，是拓展本课程的书,五主要参考书目,31/38,现代光学基础，钟锡华编著，北京大学出版社 2003.8 (2005.10) 变换因子说是其一直的创新性，书的内容不只是傅里叶光学，但相关内容还是可读的 干涉度量和分形可读,五主要参考书目,32/38,信息光学基础理论及其应用，韩昌元编著，长春出版社 傅里叶光学教程 黄婉云 北京师范大学出版社 迄今为止最好的教科

13、书，但不知为什么没有人继承,五主要参考书目,33/38,五主要参考书目,英文期刊 Applied Optics Optical Engineering Optic Letters Optics communications Chins Physics,34/38,中文期刊 光学学报 中国激光 应用激光 应用光学 激光 光电子,五主要参考书目,35/38,课前甜点 1 光学历史 2 科学研究 3 写作杂谈4 论文套路 5 答辩准备6 企业文化 7 中层管理8 质量管理,36/38,作业： 1、选英文文章一篇或选中文文章二篇，作报告 2、傅里叶光学的四种逻辑中任选一种写阐述性报告 -9月份提出申请,37/38,傅里叶光学可以有四种逻辑： 函数逻辑，就是定义各种函数，而后讨