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信息光学(信息光学是啥)

什么是信息光学?

光学是一门古老的科学,其起源可以追溯到3000年前,投影针孔成像等光学现象在春秋战国时期的《墨经》年就已有记载。古希腊学者欧几里得的书《反射光学》研究了光的直线传播原理和光的反射定律。其实,人们对光的现象的认识是从光的传播方向等几何量的变化开始的。数百年来,经过伽利略、牛顿、惠更斯、菲涅耳、夫琅和费、麦克斯韦、爱因斯坦等伟大先驱的不断努力。光学已经发展成为物理学中一门极其重要的基础学科。运用严密的数学理论和方法,发展并形成了完整的理论体系和一套与理论相匹配的实验方法。

光学是研究光波传播规律的科学。研究光线是如何从几百万年外的银河之外的星系传播到地球的;光通过显微镜中的聚光镜照射标本,通过物镜成像,通过目镜放大,最后通过眼睛的晶状体投射到视网膜上的全过程被研究。研究远处的村庄和湖泊,它们被沙漠上空灼热的大气折射,形成海市蜃楼。

光学也是一门研究光波与物质相互作用的科学。研究植物在阳光下的光合作用;研究光波照射在照相底片上引起的感光乳胶的变化;研究光波照射半导体PN结产生的光电流;研究光辐射如何影响癌细胞的增殖。

自诞生以来,光学就是一门仪器化的科学。在数百年的发展过程中,逐渐形成了一系列各具特色的实验装置和检测设备——光学仪器。从放大镜和眼镜,到拥有数百万光学镜片和复杂的电气和机械系统的大型天象仪和望远镜;从照相机、放大镜、复印机到经纬仪、潜望镜、测距仪,光学仪器广泛应用于人们生活和工作的各个领域。光学仪器的研究构成了光学的一个分支。

经典光学主要分为两部分:几何光学和波动光学。经过几百年的漫长道路,这两部分已经发展成熟。几何光学和波动光学已经被成功地用来解释大多数光学现象和效应。但是在20世纪中叶,作为物理学的一个分支,光学发生了深刻的变化。

1.1948年,随着全息术的诞生,物理学家第一次精确地拍摄到了下一个三维物体图像,记录了光波携带的几乎所有信息(这就是“全息术”名称的由来)

2.1955年,科学家首次提出了“光学传递函数”的新概念,并用它来评价光学镜片的质量。

3.1960年,一种全新的光源——激光器诞生,极大地促进了相关学科的发展。

由于激光的应用,全息术获得了新的生命。结合全息术和光学传递函数的概念,光学研究不再局限于用光强和振幅的空间分布来描述光学图像,而是将图像视为由缓慢变化的背景和粗略轮廓等相对较低的“空间频率”成分和快速变化的细节等相对较高的“空间频率”成分组成,用频率的分布和变化来描述光学图像。一门新的学科——信息光学(傅里叶光学)从传统的经典波动光学中脱颖而出。

变换光学

处理光的衍射和干涉最基本的方法是研究光的相干叠加。这是传统光学的一般方法。这种问题可以换个角度分析。入射波场遇到障碍物后,波场中的各种物理量重新分布。衍射障碍将简单的入射场转换成复杂的衍射场。因此,衍射可以从障碍物对波场的变换作用来分析。在更广泛的意义上,不仅相干波场的障碍,而且非相干系统中所有改变波场或波前的因素都可以用变换来处理。

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