光學(xué)技術(shù)應(yīng)用實驗教程

第一章 信號與系統(tǒng)
1.1 緒論
一、 信號
二、 系統(tǒng)
1.2 信號
一、 連續(xù)信號和離散信號
二、 周期信號和非周期信號
三、 確定信號和隨機(jī)信號
四、 能量信號和功率信號
五、 實信號和復(fù)信號
六、 一維信號和多維信號
1.3 信號的基本運(yùn)算
一、 加法
二、 乘法
三、 翻褶
四、 位移
五、 尺度變換
六、 微分和積分
1.4 典型信號
一、 典型連續(xù)時間信號
二、 典型離散時間信號
1.5 系統(tǒng)的描述及特性
一、 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
二、 系統(tǒng)的框圖描述
三、 線性時不變系統(tǒng)
四、 因果系統(tǒng)和穩(wěn)定系統(tǒng)
1.6 連續(xù)信號的MATLAB描述與運(yùn)算
一、常用連續(xù)信號的MATLAB表示
二、連續(xù)信號的基本運(yùn)算
本章小結(jié)
習(xí)題一
第二章 連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析方法
2.1 用時域經(jīng)典法求解微分方程
2.2 從時域求解起始點(diǎn)的跳變問題
2.3 零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)
2.4 沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)
一、沖激響應(yīng)
二、階躍響應(yīng)
三、沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)的關(guān)系
2.5 卷積積分
一、卷積的定義
二、卷積的計算
三、卷積的性質(zhì)
2.6 利用卷積求解LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)
2.7 LTI連續(xù)時間系統(tǒng)的時域仿真
本章小結(jié)
習(xí)題二
第三章 連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域分析方法
3.1 周期信號的傅里葉級數(shù)
一、三角形式的傅里葉級數(shù)
二、指數(shù)形式的傅里葉級數(shù)
3.2 周期信號的頻譜
一、周期信號頻譜的定義
二、典型周期信號的頻譜
三、周期信號頻譜的特點(diǎn)
3.3 非周期信號的頻譜
一、非周期信號頻譜的定義
二、典型非周期信號的頻譜
三、非周期信號頻譜的特點(diǎn)
3.4 傅里葉變換的性質(zhì)
3.5 周期信號的傅里葉變換
一、正余弦信號的傅里葉變換
二、一般周期信號的傅里葉變換
三、傅里葉目錄
1光學(xué)實驗基礎(chǔ)知識(1)
1.1光學(xué)實驗的內(nèi)容和特點(diǎn)(7)
1.1.1光學(xué)實驗的內(nèi)容(7)
1.1.2光學(xué)實驗的特點(diǎn)(2)
1.2光學(xué)實驗的觀測方法(3)
1.3光學(xué)實驗常用儀器(4)
1.3.1助視儀器(4)
1.3.2常用實驗儀器的構(gòu)造與調(diào)節(jié)(7)
1.4光學(xué)實驗中常用光源(16)
1.4.1熱輻射光源(16)
1.4.2氣體放電光源(17)
1.4.3激光光源(17)
1.5光學(xué)儀器的正確使用與維護(hù)(18)
2幾何光學(xué)(20)
2.1光學(xué)實驗常用儀器的結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)實驗(20)
2.1.1實驗?zāi)康?20)
2.1.2實驗儀器(20)
2.1.3實驗原理(20)
2.1.4實驗內(nèi)容和步驟(22)
2.1.5思考題(22)
2.2薄透鏡的成像特點(diǎn)、焦距測定實驗(24)
2.2.1實驗?zāi)康?24)
2.2.2實驗儀器(24)
2.2.3實驗原理(24)
2.2.4實驗內(nèi)容和步驟(25)
2.2.5思考題(26)
2.3平行光管的調(diào)校、透鏡焦距測量實驗(27)
2.3.1實驗?zāi)康?27)
2.3.2實驗儀器(27)
2.3.3實驗原理(28)
2.3.4實驗內(nèi)容和步驟(28)
2.3.5注意事項(29)
2.4最小偏向角法測量折射率實驗(30)
2.4.1實驗?zāi)康?30)
2.4.2實驗儀器(30)
2.4.3實驗原理(30)
2.4.4實驗內(nèi)容和步驟(31)
2.4.5注意事項(33)
2.5阿貝折光儀測折射率實驗(34)
2.5.1實驗?zāi)康?34)
2.5.2實驗儀器(34)
2.5.3實驗原理(36)
2.5.4實驗內(nèi)容和步驟(36)
2.6比較測角儀測量平面光學(xué)零件不平行度實驗(38)
2.6.1實驗?zāi)康?38)
2.6.2實驗儀器(38)
2.6.3實驗原理(38)
2.6.4實驗內(nèi)容和步驟(40)
光學(xué)技術(shù)應(yīng)用實驗教程目錄3物理光學(xué)(41)
3.1菲涅爾雙面鏡干涉及應(yīng)用實驗(41)
3.1.1實驗?zāi)康?41)
3.1.2實驗儀器(41)
3.1.3實驗原理(42)
3.1.4實驗內(nèi)容和步驟(42)
3.1.5思考題(43)
3.2菲涅爾雙棱鏡干涉及應(yīng)用實驗(44)
3.2.1實驗?zāi)康?44)
3.2.2實驗儀器(44)
3.2.3實驗原理與裝置(44)
3.2.4實驗步驟及實驗記錄(45)
3.2.5注意事項(45)
3.2.6思考題(45)
3.3邁克爾遜干涉儀的調(diào)節(jié)和使用實驗(47)
3.3.1實驗?zāi)康?47)
3.3.2實驗儀器(47)
3.3.3實驗原理(47)
3.3.4實驗內(nèi)容、步驟和記錄(49)
3.3.5注意事項(52)
3.3.6思考題(52)
3.4法布里珀羅（FP）干涉儀使用實驗(53)
3.4.1實驗?zāi)康?53)
3.4.2實驗儀器和結(jié)構(gòu)(53)
3.4.3實驗原理(53)
3.4.4內(nèi)容與步驟(55)
3.4.5思考題(55)
3.5激光平面干涉儀應(yīng)用實驗(56)
3.5.1實驗?zāi)康?56)
3.5.2實驗儀器與裝置(56)
3.5.3測量原理(57)
3.5.4實驗內(nèi)容與步驟(58)
3.5.5實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄(58)
3.5.6思考題(59)
3.6衍射法測量細(xì)絲直徑實驗(60)
3.6.1實驗?zāi)康?60)
3.6.2實驗儀器與設(shè)備(60)
3.6.3實驗原理(60)
3.6.4實驗內(nèi)容(61)
3.6.5注意事項(62)
3.7衍射光柵的分光特性測量實驗(63)
3.7.1實驗?zāi)康?63)
3.7.2實驗儀器與裝置(63)
3.7.3實驗原理(63)
3.7.4實驗內(nèi)容(64)
3.7.5注意事項(66)
3.7.6思考題(66)
3.8偏振光的產(chǎn)生及檢驗實驗(68)
3.8.1實驗?zāi)康?68)
3.8.2實驗儀器與設(shè)備(68)
3.8.3實驗原理(68)
3.8.4實驗內(nèi)容與步驟(69)
3.8.5注意事項(69)
3.8.6思考題(70)
3.9用WGD5型組合式多功能光柵光譜儀研究光譜實驗(71)
3.9.1實驗?zāi)康?71)
3.9.2實驗儀器(71)
3.9.3實驗原理(71)
3.9.4實驗內(nèi)容和步驟(72)
3.9.5思考題(72)
3.10用偏光顯微鏡研究偏振光干涉及單軸晶體性質(zhì)的實驗(74)
3.10.1實驗?zāi)康?74)
3.10.2實驗儀器和裝置(74)
3.10.3實驗原理(74)
3.10.4實驗內(nèi)容和步驟(77)
3.10.5思考題(78)
4光學(xué)測量實驗(79)
4.1精密位移量的激光干涉測量方法及實驗(79)
4.1.1實驗?zāi)康?79)
4.1.2實驗儀器(79)
4.1.3實驗原理(79)
4.1.4實驗光路(81)
4.1.5實驗內(nèi)容和步驟(81)
4.1.6實驗記錄(其中λ=632.8 nm)(82)
4.1.7思考題(82)
4.2縫寬或間隙的衍射測量實驗(84)
4.2.1實驗?zāi)康?84)
4.2.2實驗儀器(84)
4.2.3實驗原理(84)
4.2.4實驗光路(85)
4.2.5實驗步驟(85)
4.2.6實驗表格(86)
4.3微孔直徑的衍射測量實驗(88)
4.3.1實驗?zāi)康?88)
4.3.2實驗儀器(88)
4.3.3實驗原理(88)
4.3.4實驗光路(89)
4.3.5實驗步驟(89)
4.3.6實驗記錄（其中f=180 mm，λ=632.8 nm）(89)
5光學(xué)元件及檢測系統(tǒng)(90)
5.1光學(xué)元件基本幾何參數(shù)實驗(90)
5.1.1實驗?zāi)康?90)
5.1.2實驗儀器(90)
5.1.3實驗原理(90)
5.1.4實驗步驟(92)
5.1.5思考題(93)
5.2光學(xué)透鏡焦距檢測實驗(94)
5.2.1實驗?zāi)康?94)
5.2.2實驗儀器(94)
5.2.3實驗原理(94)
5.2.4實驗步驟(95)
5.3光學(xué)元件中心偏差測量實驗(96)
5.3.1實驗?zāi)康?96)
5.3.2實驗儀器(96)
5.3.3實驗原理(96)
5.3.4實驗步驟(97)
5.4光學(xué)元件不平行度的測量實驗(99)
5.4.1實驗?zāi)康?99)
5.4.2實驗儀器(99)
5.4.3實驗原理(99)
5.4.4實驗步驟(100)
5.4.5注意事項(101)
6光學(xué)元件成像特性及參數(shù)檢測系統(tǒng)(102)
6.1普通鏡頭參數(shù)檢驗實驗(102)
6.1.1實驗?zāi)康?102)
6.1.2實驗儀器(102)
6.1.3實驗原理(102)
6.1.4實驗內(nèi)容和步驟(106)
6.2連續(xù)空間頻率傳遞函數(shù)的測量實驗(107)
6.2.1實驗?zāi)康?107)
6.2.2實驗儀器(107)
6.2.3基本原理(107)
6.2.4實驗內(nèi)容(109)
6.3軸上像差檢測平臺實驗(112)
6.3.1實驗?zāi)康?112)
6.3.2實驗儀器(112)
6.3.3實驗原理(112)
6.3.4實驗步驟(115)
6.4光學(xué)元件膜層特性檢測系統(tǒng)實驗(117)
6.4.1實驗?zāi)康?117)
6.4.2實驗儀器(117)
6.4.3實驗原理(117)
6.4.4實驗步驟(118)
6.5光學(xué)元件基本物理光學(xué)特性檢測系統(tǒng)實驗——相位延遲測量(119)
6.5.1實驗?zāi)康?119)
6.5.2實驗儀器(119)
6.5.3實驗原理(119)
6.5.4實驗步驟(123)
參考文獻(xiàn)(126)系數(shù)和傅里葉變換
3.6 從頻域分析LTI連續(xù)時間系統(tǒng)
一、頻率響應(yīng)
二、無失真?zhèn)鬏?br />三、理想低通濾波器的響應(yīng)
3.7 抽樣定理
一、抽樣的基本概念
二、時域抽樣定理
三、頻域抽樣定理
3.8 連續(xù)信號頻域分析的MATLAB實現(xiàn)
一、周期信號傅立葉級數(shù)的MATLAB仿真
二、非周期信號傅立葉變換的MATLAB仿真
本章小結(jié)
習(xí)題三

4.1 拉普拉斯變換
一、拉普拉斯變換的定義
二、拉普拉斯變換的收斂域
三、典型信號的拉普拉斯變換
4.2 拉普拉斯變換的基本性質(zhì)
4.3 拉普拉斯逆變換
4.4 從S域分析LTI連續(xù)時間系統(tǒng)
一、從S域求解微分方程
二、系統(tǒng)函數(shù)
三、系統(tǒng)的S域框圖
四、電路的S域模型
4.5 連續(xù)LTI系統(tǒng)復(fù)頻域分析的MATLAB實現(xiàn)
本章小結(jié)
習(xí)題四
第五章 離散時間系統(tǒng)的時域分析方法
5.1 LTI離散系統(tǒng)的響應(yīng)
一、差分方程的求解
二、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)
5.2 單位序列響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)
5.3 卷積和
一、卷積和的定義
二、卷積和的計算
三、卷積和的性質(zhì)
5.4 利用卷積和求解LTI離散時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)
5.5 LTI離散時間系統(tǒng)的MATLAB分析
本章小結(jié)
習(xí)題五
第六章 離散時間系統(tǒng)的Z域分析方法
6.1 Z變換
一、Z變換的定義
二、Z的收斂域
三、典型信號的Z變換
6.2 Z變換的基本性質(zhì)
6.3 逆Z變換
6.4 從Z域分析LTI離散時間系統(tǒng)
一、從Z域求解差分方程
二、系統(tǒng)函數(shù)
三、系統(tǒng)的Z域框圖
6.5 LTI離散系統(tǒng)Z域分析的MATLAB實現(xiàn)
本章小結(jié)
習(xí)題四
第七章 系統(tǒng)函數(shù)
7.1 系統(tǒng)函數(shù)與系統(tǒng)特性
一、系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)與極點(diǎn)
二、系統(tǒng)函數(shù)與時域響應(yīng)
三、系統(tǒng)函數(shù)與頻域響應(yīng)
7.2 系統(tǒng)的因果性與穩(wěn)定性
7.3 信號流圖
一、信號流圖
二、梅森公式
7.4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
一、直接實現(xiàn)
二、級聯(lián)型結(jié)構(gòu)
三、并聯(lián)型結(jié)構(gòu)
7.5系統(tǒng)函數(shù)的MATLAB仿真
本章小結(jié)
習(xí)題七
第八章 系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析
8.1 狀態(tài)變量與狀態(tài)方程
8.2 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
8.3 連續(xù)時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
8.4 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的建立
8.5 離散時間系統(tǒng)狀態(tài)方程的求解
8.6 狀態(tài)矢量的線性變換
本章小結(jié)
習(xí)題八
附錄一 常用周期信號的傅里葉系數(shù)表
附錄二 常用信號的傅里葉變換表
附錄三 拉普拉斯變換表
附錄四 序列的Z變換表
習(xí)題答案