Для студентов факультета оптико-информационных систем и технологий миигаик москва 2011

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ (МИИГА и К)

_____________________________________________________________

СБОРНИК

КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ И ЗАДАНИЙ

по дисциплинам основной образовательной программы высшего профессионального образования МИИГАиК

«ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ И СЛЕДЯЩИЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ»

3-е издание,

переработанное и дополненное

Допущено Учебно-методическим объединением по оптическому и приборостроительному образованию в качестве методического пособия

Для студентов факультета оптико-информационных систем и технологий МИИГАиК

МОСКВА 2011

УДК 681.78.01

Составители: А.Г.Барский, Ю.М.Климков, В.П.Солдатов, В.В.Тарасов, И.П.Торшина, Ю.А.Фотиев, Ю.Г.Якушенков. /Под общей редакцией проф. Ю.Г.Якушенкова

М.: Изд. МИИГА и К, 2011 - с.

Сборник контрольных вопросов и заданий по дисциплинам, входящим в основные образовательные программы подготовки бакалавров и магистров по направлению 200400 – «Оптотехника» на факультете оптико-информационных систем и технологий МИИГАиК.

Сборник соответствует утвержденным рабочим программам дисциплин «Введение в специальность», «Оптические и оптико-электронные приборы и системы», «Источники и приемники оптического излучения», «Лазеры», «Проектирование оптико-электронных приборов», «Тепловизионные системы», «Оптико-электронные следящие системы», «История и методология оптотехники», «Современные проблемы оптотехники», «Компьютерное моделирование оптико-электронных систем». Он включает в себя контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения этих дисциплин, а также для контроля самостоятельной работы и самоподготовки обучающегося по отдельным их разделам. Сборник содержит также вопросы и ряд задач, используемых при проведении лабораторных практикумов по указанным дисциплинам.

Библиография - 20 наим.

Рецензенты:

проф., д.т.н. Г.М.Мосягин (МГТУ им. Н.Э.Баумана)

проф., д.т.н. В.В.Коротаев (С.-П. НИУ ИТМО)

Московский государственный университет геодезии и картографии

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …5

Введение в специальность …………………………………………… 7
Обобщенные схемы и методы работы оптико-электронных

приборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Сигналы в оптико-электронных приборах . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
.Оптическое излучение. Источники оптического излучения. Лазеры ………………………………………………………… 12
Влияние среды распространения оптического излучения на работу оптико-электронных приборов и систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Оптическая система оптико-электронного прибора. . . . . . . . . . . . . 27
Приемник излучения как звено оптико-электронного прибора. . . . 31
Анализаторы изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Сканирование в оптико-электронных приборах и системах . . . . 42
Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах и

системах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Структурные схемы оптико-электронных приборов и систем. . . . . 46
Фильтрация сигналов в оптико-электронных приборах и системах . 49
Методы приема оптических сигналов в оптико-электронных

приборах и системах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 50

Энергетические и точностные расчеты оптико-электронных

приборов и систем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Проектирование типовых узлов оптико-электронных приборов.………………………………………………………………..55
Тепловизионные системы ……………………………………………..60
Оптико-электронные следящие системы …………………………….62
История и методология оптотехники ……………………………… 74
Современные проблемы оптотехники ……………………………….76
Компьютерное моделирование оптико-электронных систем …… 76

Библиография. . . ……………………………………………………...83

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий сборник контрольных вопросов составлен для студентов факультета оптико-информационных систем и технологий, изучающих дисциплины «Введение в специальность», «Оптические и оптико-электронные приборы и системы», «Источники и приемники оптического излучения», «Лазеры», «Проектирование оптико-электронных приборов», «Тепловизионные системы», «Оптико-электронные следящие системы», «История и методология оптотехники», «Современные проблемы оптотехники», «Компьютерное моделирование оптико-электронных систем».

Эти дисциплины читаются с целью приобретения студентами базовых знаний в области теории современных оптико-электронных приборов и систем (ОЭП и С), включая лазерные и тепловизионные, ознакомления с типовыми элементами и узлами ОЭП и С, изучения методов расчета ОЭП и С, приобретения практических навыков работы с типовыми ОЭП и С. Изучение дисциплин базируется на знаниях, полученных студентами при освоении математики, физики, электроники, оптики.

Название каждого раздела сборника содержит ссылки на источник (см. библиографию в конце сборника), где изложены сведения, которые необходимы студентам для правильного ответа на поставленные вопросы и для решения задачи или упражнения. Каждый вопрос или задание заканчивается ссылкой на источник (часто с указанием номеров страниц –«с.» или разделов-«р.»), где содержится необходимая информация. В ряде случаев приводится ссылка «инд.», обозначающая необходимость использования конспекта лекций или приведения индивидуального мнения обучающегося о поставленном вопросе или проблеме.

Можно рекомендовать студентам и преподавателям следующие формы использования приведенных вопросов, заданий и упражнений:

преподаватели при проведении практических занятий могут выдавать студентам (возможно, до начала проведения практикума) вопросы, выбранные из сборника по темам выполняемых лабораторных работ. Ответы на эти вопросы могут служить допуском к выполнению лабораторной работы или контрольными вопросами при её защите;
преподаватели могут из разных разделов данного сборника сформировать группы контрольных вопросов для проведения защиты расчетно-графических работ;
вопросы и задачи могут быть включены преподавателем в варианты контрольных тестирований;
студенты могут использовать вопросы для самопроверки при подготовке к экзаменам, зачетам, тестированию и контрольным работам;
сборник может быть использован при дистанционном обучении для пополнения базы вопросов.

Кроме того, часть вопросов (задач) может быть использована при изучении других дисциплин, входящих в основную образовательную программу

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ [1-7, 9, 12]

1.1.Что Вы знаете об истории МИИГАиК? – [2, 4, 7]

1.2.Что Вы знаете об истории факультета оптического приборостроения? [2]

1.3.Какова структура университета? - [4]

1.4.Перечислите достоинства и недостатки оптико-электронных приборов (сравнительно с оптико-механическими приборами). - [3 - р.В3]

1.5.Перечислите достоинства и недостатки оптико-электронных приборов (сравнительно с радиоэлектронными приборами). - [3 – р.В2]

1.6.Назовите основные методы работы оптико-электронных приборов, каковы их достоинства и недостатки. - [3 – р.В1]

1.7.Приведите пример использования оптико-электронных приборов в военной технике. - [3, 9]

1.8.Приведите пример использования оптико-электронных приборов в метрологии. - [2, 3, 4]

1.9.Приведите пример использования оптико-электронных приборов в медицине или биологии. - [9]

1.10.Приведите пример использования оптико-электронных приборов в космической технике. - [3, 9]

1.11.Сравните лазер, как источник излучения, с обычными лампами или светодиодами, используемыми в оптико-механических и оптико-электронных приборов. - [12]

1.12.Перечислите основные особенности лазерного излучения. - [12]

1.13.Перечислите права и обязанности студента вуза. [4]

1.14.В каких случаях студенту дается индивидуальный план или академический отпуск? - [4]

1.15.Как работать с учебником или научной книгой? - [инд.]

1.16.Как правильно вести конспект? (Покажите какой-либо Ваш конспект). - [инд.]

1.17.Как правильно готовиться к экзамену? - [инд.]

1.18.Какие дисциплины из учебного плана Вас особенно интересуют? Почему? - [инд.]

1.19.Каковы права студентов на переэкзаменовку? - [4]

1.20.Что Вам известно о научных школах ФОП МИИГАиК? - [2, 7]

1.21.Каковы формы научно-исследовательской работы студентов. - [4, инд.]

1.22.Какие книги по своей будущей специальности Вы прочитали? Что из таких книг имеется в Вашей личной библиотеке? - [инд.]

1.23.Каким типом памяти Вы обладаете? (Как это проверялось? )- [инд.]

1.24.Расскажите о рациональном распорядке дня студента. - [инд.]

1.25.Бывали ли Вы на выставках или в музеях по Вашей специальности? Когда? Где? - [инд.]

ОБОБЩЕННЫЕ СХЕМЫ И МЕТОДЫ РАБОТЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ [3, 9, 12, 14]

Почему возможность изменять параметры оптического сигнала в процессе работы является достоинством активного метода работы оптико-электронного прибора и системы (ОЭП и С)? - [3 – р.В1]
Укажите достоинства и недостатки активного метода работы ОЭП и С. - [3 – р.В1]
Укажите достоинства и недостатки пассивного метода работы ОЭП и С. - [3 – р.В1]
Укажите наиболее значимые достоинства, присущие автоматическим ОЭП и С. - [3 – р.В3]
При каком методе работы наиболее эффективно решается задача помехозащищенности ОЭП и С? - [3 – р.В1]
Чем объясняется более высокое геометрическое разрешение оптико-электронных приборов (ОЭП) по сравнению с радиоэлектронными приборами? - [3 – р.В3]
В каком спектральном диапазоне электромагнитного излучения выше пространственное разрешение: видимом или инфракрасном? - [3 – р.2.1]
В каком спектральном диапазоне электромагнитного излучения выше пространственное разрешение: радио- или оптическом? - [3 – р.В3]
Какими достоинствами и недостатками обладает ОЭП, использующий лазер в качестве источника излучения по сравнению с ОЭП, использующими некогерентные источники? - [10 – р.3.15]
Что особенно характерно для оптико-электронных систем (ОЭС) связи и передачи информации по сравнению с радиоэлектронными системами того же назначения? - [3 – р.В3]
Что может являться информативным параметром при измерении расстояния в наземных условиях (параметром, несущим информацию о дальности до наблюдаемого объекта) при использовании оптико-электронного дальномера? - [инд.]
Почему иногда необходимо совмещать в одном приборе оптико-электронный и радиоэлектронный каналы? - [3 – р.В3]
Укажите основные узлы ОЭП и С и их назначение. - [3 – р.В1]

СИГНАЛЫ В ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ [3]

Укажите основные особенности оптических сигналов (по сравнению с электрическими). - [3 - р.В4]
Что является основным носителем информации в ОЭП и С? - [3 - р.В1]
Какой сигнал называется детерминированным? - [3 - р.1.1]
Какой сигнал называется случайным? - [3 - р.1.2]
В чем заключается фильтрующее свойство d-функции? - [3 - с.28]
Опишите свойства d-функции. - [3 - с.27-28, 31]
Приведите примеры реальных (физических) сигналов, описываемых  - функцией. - [инд.]
Какой сигнал (периодический или непериодический) можно разложить в ряд Фурье? - [3 - с.28]
Какому сигналу (периодическому или непериодическому) соответствует дискретный спектр? - [3 - с.28]
Какому сигналу (периодическому или непериодическому) соответствует сплошной спектр? - [3 - с.29]
Какая функция называется гармонической? - [3 - с.28]
Как выглядит спектр функции периодического сигнала? - [3 - с.28, 30]
На какую величину отстоят друг от друга отдельные составляющие дискретного спектра периодического сигнала? - [3 - с.28, 30]
Какой функцией описывается огибающая спектра последовательности прямоугольных импульсов? - [3 - с.30]
Как связана ширина спектра последовательности прямоугольных импульсов с длительностью импульсов? - [3 - с.30-31]
Как называется мера повторяемости сигнала по пространственным (линейным и угловым) координатам? - [3 - с.36]
Как связаны между собой спектры одиночного импульса (сигнала) и периодической последовательности импульсов того же вида? - [3 - с.30]
Каковы единицы измерений пространственной частоты? - [3 - р.36]
Как называется совокупность отдельных гармоник? - [3 - с.29]
Что такое скважность импульсов, коэффициент заполнения? Напишите формулу для коэффициента заполнения и скважности N последовательности импульсов длительностью t и периодом повторения импульсов T. [3 – с.29, р.8.1]
Что происходит с линиями спектра при увеличении скважности импульсов? - [3 – р.р.1.1, 8.1]
Как называется отношение периода следования импульсов к их длительности? - [3 – р.р.1.1, 8.1]
Чему равна скважность периодической последовательности треугольных импульсов, если период их следования в 3 раза больше длительности. - [3 – р.р.1.1, 8.1]
Рассчитайте на сколько отстоят друг от друга 2-я и 3-я гармоники в спектре сигнала в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов, если длительность сигнала 0,001 с, а период их следования равен 3,14 с. - [3 – р.р.1.1, 8.1]
В каком случае спектр периодического сигнала приближается к сплошному? - [3- р.1.1]
Перечислите основные параметры и характеристики случайных величин и дайте их определение. - [3 - р.1.2]
Что такое стационарный случайный процесс? - [3 - с.44]
Что такое эргодическое свойство стационарного случайного процесса? - [3 - с.44]
Как называются случайные сигналы, у которых характеристики не зависят от аргумента случайной функции? - [3 - с.44]
Что такое центрированная случайная функция? - [3 - с.44-45]
Приведите примеры (физические процессы, сигналы) центрированного и нецентрированного случайного процесса. - [инд.]
Какая функция используется для описания нецентрированных случайных функций? - [3 - с.44-45]
Какая функция используется для описания центрированных случайных функций? - [3 - с.44-45]
Перечислите важнейшие параметры и характеристики, необходимые для описания пестрого (неоднородного по яркости) излучающего фона? - [3 - р.р.1.2, 1.4]
Как связаны между собой ковариационная функция и энергетический спектр случайного процесса? - [3 - с.46]
Как ведет себя корреляционная функция случайного процесса, описывающего шум приемника излучения, с увеличением ее аргумента – интервала корреляции? - [3 - с.45-47]
напишите выражение, связывающее корреляционную функцию и дисперсию случайного процесса. - [3 - с.46]
Каким преобразованием связаны между собой корреляционная функция и спектр плотности мощности стационарного случайного процесса? - [3 - с.46]
Ширина спектра непрерывной функции, описывающей какой-либо сигнал, увеличилась в два раза. Изменится ли число выборок этой функции, которые нужно взять, чтобы представить эту функцию в виде совокупности дискретных значений (отчетов)? - [3 - р.1.1]
Для более точного описания какой функции нужно взять большее число выборок ее отдельных значений: с резко меняющейся или плавной зависимостью функции от значений ее аргумента? - [3 - с.39]
Как найти спектры детерминированного и случайного сигналов на выходе линейного звена, если известны их спектры на входе? - [3 - р.р.1.1, 1.2]

ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. ЛАЗЕРЫ [3, 10, 12, 13, 14]

Назовите границы оптического диапазона спектра. – [10 - с.13]
Приведите классификацию источников излучения (ИИ). – [10 - с.107]
Приведите определения и формулы энергетических и фотометрических величин. – [3 - р.2.2, 10 – р.р.1.7, 1.8, 1.9]
Что такое световые фотометрические величины? - [3 - р.2.2, 10 - р.1.9]
Укажите связь между энергетическими и световыми единицами. - [3 - р.2.2, 10 - р.1.9]
Как называется отношение потока, испускаемого в пределах телесного угла, к значению этого угла? – [3 – р.2.2, 10 - с.25]
Как называется средняя мощность, переносимая оптическим излучением за время, значительно большее периода электромагнитных колебаний? - [3 - с., 10 - с.25]
Дайте определение силы света. - [3 - с., 10 - с.41]
Что является общим эталоном для сравнения различных излучателей? - [3 - р.2.5, 10 - р.32]
Как называется отношение энергетической светимости излучателя к энергетической светимости черного тела при той же температуре? - [3 - с.70]
Что такое коэффициент излучения? - [3 - с.69-70]
Как изменяется поглощательная способность большинства диэлектриков с увеличением длины волны падающего излучения? - [3 - р.1.4]
Что такое серый излучатель? - [3 - с.70, 10 - с.57]
Как называется температура черного тела, при которой на какой-либо длине волны оно имеет ту же спектральную плотность энергетической яркости, что и рассматриваемое тело. - [3 - с.71, 10 - с.100]
Что такое яркостная температура?- [3 - с.71, 10 - с.101]
Что такое цветовая температура? - [3 - с.71, 10 - с.103]
Сформулируйте следующие законы: Стефана-Больцмана, Кирхгофа, Планка, Голицына-Вина. - [3 - р.2.5, 10 – р.р.2.1, 2.2, 2.6, 2.7]
Для каких излучателей справедлив закон Ламберта? - [3 - с.59-60, 10 - с.60]
Что такое изотерма Планка? С какой целью она используется и как? - [3 - р.2.5, 10 - с.66]
Как называется температура эквивалентного черного тела, при которой излучение данного тела в видимой части спектра практически идентично излучению черного тела? - [3 - с.71, 10 - с.103]
Как называется температура черного тела, имеющего такую же суммарную (по всему спектру) энергетическую светимость, что и данный излучатель? - [3 - с.71, 10 - с.100]
Дайте определение радиационной температуры. - [3 - с.71-72, 10 - с.100]
Каким законом описывается распределение энергии излучения черного тела по спектру длин волн? - [3 - с.73-74, 10 - с.61]
Опыт В. Гершеля по обнаружению инфракрасных лучей заключался в том, что он исследовал участки солнечного спектра, полученного призмой, с помощью чувствительного ртутного термометра. При перемещении в какую сторону спектра обнаруживалось повышение температуры? Где наблюдался максимум температуры: в переделах видимого спектра или вне его? - [3 - р.2.5, 10 - с.61]
Почему с определенного расстояния внутренние помещения, видимые через открытые окна выглядят темными? - [3 – р.2.4, 10 - с.109]
Чем объяснить, что излучение поверхности воды в ИК области близко к излучению абсолютно черного тела? - [инд., 10 - с.109-113]
Из реальных тел наивысшей поглощательной способностью обладает сажа (копоть). Чем это объясняется? –[инд., 10 - с.109-113]
Почему необработанные или окисленные металлы обладают большей излучательной способностью, чем полированные? - [3 – р.2.4, 10 – р.3.3]
Могут ли какие-либо тела излучать в каких-нибудь участках спектра энергию большую, чем излучает черное тело при той же температуре? - [3 – р.2.5, 10 - с.109]
Каковы отличия кривых спектральной плотности энергетической светимости черного тела и серого тела при одной и той же температуре? - [3 – р.2.5, 10 – р.2.3]
Каким законам теплового излучения не подчиняются селективные излучатели? - [3 – р.2.5, 10 – р.2.4]
До каких температур необходимо нагреть черное тело, чтобы максимум его излучения совпадал с максимумом спектральной чувствительности глаза? - [3 – р.2.5, 10 – с.61]
Как изменяется энергетическая светимость черного тела при увеличении его температуры в 2; 5; и 10 раз? Как она изменяется для серых тел? - [3 – р.2.5, 10 – с.57]
Рассчитайте яркость черных тел при температурах 3000 К и 6000 К. - [3 – р.2.5, 10 – с.57, 60]
Чему равно максимальное значение спектральной плотности энергетической светимости серого излучателя? - [3 –р.2.5 , 10 – р.2.3]
Номинальная температура черного тела 1000К изменяется на  10 К. На сколько при этом изменяется положение (по шкале длин волн) максимума спектральной плотности энергетической светимости черного тела? - [3 – р.2.5, 10 – с.61]
В какой спектральной области находится максимум излучения черного тела с температурой 0С? На какую длину волны приходится максимум излучения черного тела, нагретого до 600 К? [3 – с.74, 10 – с.61]
Во сколько раз изменяется спектральная плотность энергетической светимости тел:

1) для одной и той же волны излучения при изменении температуры в k раз; 2) для максимума спектральной плотности энергетической светимости при изменении температуры тела в k раз? - [3 – р.2.5, 10 - с.57, 66]

Рассчитайте энергетическую яркость диффузно отражающей по закону Ламберта поверхности площадью 10 мм² с коэффициентом отражения 0,7, расположенной на расстоянии 2 м от точечного источника, если сила излучения источника равна 2 Вт/ср, а угол падения излучения на поверхность составляет 45. - [3 – р.2.2, 10 - сс. 30, 57, 60]
Во сколько раз возрастает интегральная энергетическая светимость черного тела, если его температуру увеличить в два раза? - [3 – с.73, 10 – с.57, 60]
По измерениям ИК – аппаратуры космических аппаратов температуры естественных источников излучения равны: поверхность и верхние слои атмосферы Земли 250 и 220 К; поверхность и верхние слои атмосферы Венеры 430 и 225 К; освещенная и неосвещенная стороны Луны 400 и 120 К; области экватора и полюса Марса 280 и 205 К. Каким областям спектра соответствует максимальное излучение этих астрономических объектов? - [3 – р.2.3, 10 – р. 3.11]
Черное тело имеет температуру 1273 К и площадь излучающей поверхности 2 см². Рассчитайте: 1) долю излучения ЧТ, приходящуюся на интервал от 2 до 5 мкм; 2) поток излучения, попадающий на чувствительную площадку ПИ размером 1,5 см² в заданном спектральном интервале, если ПИ находится на расстоянии 12 м от источника. - [3 – р.2.2, 10 – р.2.9]
Светящаяся лампа накаливания висит на высоте h над центром стола. На каком расстоянии от центра стола освещенность последнего уменьшится в n раз? - [3 – р.2.2, 10 – с.42]
Найдите коэффициент теплового излучения нити накала в электрической лампе накаливания, если яркостная температура нити, измеренная на длине волны 0,655 мкм, равна 2950 К. - [3 – р.р.2.2, 2.5, 10 – с.101]
Определите относительное изменение числа квантов, излучаемых в единицу времени, при изменении длины волны излучения от 1 мкм до 4 мкм, если мощность излучения на обеих длинах волн одинакова. - [3 – р.2.5, 10 – с.34]
Два плоских поверхности образуют двугранный угол, равный 90 град. Точечный источник света S помещен внутри угла так, расстояние от него до вертикальной и горизонтальной граней равны l и 2l, соответственно. На расстоянии 2l от вертикальной поверхности параллельно ей расположен экран. Найти освещенность в точке экрана, расположенной на расстоянии l от горизотальной поверхности. Сила света источника равна I. - [3 – р.2.2, 10 – с.42]
Комната освещается двумя точечными источниками с силой света 200 кд каждый. Источники размещенны на высоте 3 м от пола на расстоянии 4 м друг от друга. Определите освещенность пола под каждым источником и посередине между ними. - [3 – р.2.2, 10 – с.42]
Два точечных излучателя с силами света 25 кд и 8 кд находятся на расстоянии друг от друга 1,8 м. На каком расстоянии от первого источника по направлению ко второму следует поместить непрозрачный экран, чтобы его освещенность со стороны первого источника была в 2 раза больше, чем освещенность со стороны второго источника? – [3 – р.2.2 , 10 – с.42]
Дайте определения и приведите выражения для астрофизических фотометрических величин. - [3 – р.2.3]
Рассчитайте световой поток, падающий на входной зрачок прибора площадью 100 см² от звезды нулевой звёздной величины. - [3 – р.2.3]
Назовите основные геометрооптические параметры источников излучения (ИИ). Что называют диаграммой направленности ИИ? - [3 – р.2.4 , 10 – р.3.3]
Назовите известные Вам тепловые ИИ. Кратко опишите лампы накаливания: устройство, применение, достоинства и недостатки. – [ 10 – р.3.4]
Назовите известные Вам эталонные источники излучения (ЭИИ): опишите кратко их назначение, модели, достоинства и недостатки. - [3 – р.2.5, 10 – р.3.6, 14 – р.12.6]
Назовите известные Вам люминесцентные источники излучения: опишите кратко их устройство, применение, достоинства и недостатки. - [10 - р.3.7]
Чем ограничены границы спектра ИК – излучения ламп накаливания? - [10 – р.3.4]
Назовите известные Вам газоразрядные источники излучения: опишите кратко их устройство, применение, достоинства и недостатки. - [10 – р.3.7.2]
Что такое светодиоды? Опишите их устройство, применение, достоинства и недостатки. - [10 - р. 3.7.2, 14 - р.6.1.4]
Что такое лазер?. – [10 - р. 3.15, 12 - р.1.1.1]
Нарисуйте принципиальную схему лазера и объясните назначение и расположение его основных узлов. – [12 - р.1.2.6]
Что представляет собой спектр лазерного излучения? - [12 - р.2.4]
Чем определяется длина волны лазерного излучения? – [12 - р.2.4]
За счет чего инверсная среда усиливает проходящее через нее излучение? - [12 - р.1.2.5]
Дайте классификацию современных лазеров. – [10 – р.3.15.2, 12 - р.1.1.1]
Назовите лазер, который излучает на длине волны 0,44 мкм? 0,53 мкм? 0,48 мкм? 0,6328 мкм? 0,64 мкм? 0,69 мкм? 1,153 мкм? 3,39 мкм? 10,6 мкм? - [12 – инд.]
На каких длинах волн излучает гелий-неоновый лазер, неодимовый лазер, рубиновый лазер, полупроводниковые лазеры, лазер на углекислом газе? - [12 – инд.]
Что такое гетеролазеры? - [12 - р.3.3]
Приведите сравнительную характеристику газовых, твердотельных и полупроводниковых лазеров. - [12 – инд.]
Как уменьшить потери энергии на торцах активного элемента твердотельного лазера? - [12 – инд., 13 – инд.]
Какова конструкция газоразрядного лазера с «внутренними» и «внешними» зеркалами резонатора? - [12 – р.3.1]
Как устроен активный элемент полупроводникового лазера? - [12 - р.3.3]
Что может являться основанием (держателем) резонатора газоразрядного лазера? - [12 – инд.]
Что такое инверсная среда? - [12 - р.1.2.5]
За счет чего инверсная среда усиливает проходящее через нее излучение? - [12 - р.1.2.5]
Что используется в качестве активатора в рубиновом лазере? - [12 -р.3.2.3]
Что такое оптические переходы в возбужденной среде? - [12 - р.1.2.3]
В чем заключается условие инверсии в полупроводниках? - [12 - р.3.3]
Что такое обобщенные параметры резонатора? - [12 - р.2.1]
В чем заключается условие устойчивости резонатора? - [12 - р.2.1]
Что такое и как работают окна Брюстера? - [12 - р.3.1]
Как устроен резонатор инжекционного лазера? - [12 - р.3.3.2]
Перечислите способы, с помощью которых можно менять длину волн излучения лазера. – [инд.]
Как продемонстрировать свойство когерентности излучения? - [12 – инд.]
Как продемонстрировать свойство монохроматичности излучения? - [12 - р.]
Что такое осветитель твердотельного лазера? - [12 - р.3.2.2]
Как устроен резонатор лазера на углекислом газе? - [12 - р.3.1]
Как устроены зеркала резонаторов лазеров? - [12 - р.2.1]
Чем объясняется расходимость пучка инжекционного лазера? - [инд.]
В чем состоит особенность устройства активного элемента аргонового лазера по сравнению с гелий-неоновым? – [12 - р.3.1.2.1]
В чем состоят достоинства и недостатки устройства активного элемента твердотельного лазера в виде цилиндра и пластинки? - [12 - р.3.2.1]
Каким образом можно определить является ли излучение лазера одномодовым или многомодовым? - [инд.]
В чем заключается физический смысл эквивалентного конфокального резонатора? - [13 - с.9]
Нарисуйте в одном масштабе два пучка основной моды (зависимости размера пучка от расстояния до перетяжки) при условии, что разница одной моды (в перетяжке) в два раза больше другой. - [инд.]
Нарисуйте гауссов пучок и покажите на рисунке угол, соответствующий угловой расходимости пучка. - [инд.]
Что такое активная часть спектральной линии, соответствующей переходу частицы с верхнего инвертированного уровня на нижний? - [12 - р.2.4]
Что такое «размер гауссова пучка»? - [13 - с.16]
Назовите причины, по которым условие генерации для основной моды выполняется, а для других – нет. - [инд.]
Докажите, что расходимость пучка моды ТЕМо1 больше, чем расходимость пучка моды ТЕМоо. - [13 - р.2, инд.]
Известны длина волны лазерного излучения и размер перетяжки гауссова пучка. Нарисуйте качественную зависимость W_z от Z. - [инд.]
В чем заключается метод «фокального» пятна при измерении расходимости лазерного пучка? - [13 - р.1.3]
Как определить расходимость лазерного излучения по измерениям размера пучка на различных расстояниях? - [13 - р.1.3]
На какие выходные характеристики полупроводникового лазера влияет ширина запрещенной зоны полупроводника? - [инд.]
Какой вид накачки используется в инжекционном лазере? - [12 - р.3.3.2]
Что необходимо знать, чтобы построить гауссов пучок? - [инд.]
Что такое режим модулированной добротности резонатора? - [инд.]

ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАБОТУ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ [3, 9, 19]

Перечислите основные результаты воздействия атмосферы на проходящий через нее оптический сигнал. - [3 – с.79-80]
Напишите выражение для закона Бугера и дайте определение входящим в него величин. - [3 – с.80]
Каковы основные причины ослабления излучения в атмосфере? - [3 – р.3.1]
Как ведет себя коэффициент (показатель) ослабления оптического излучения из-за рассеяния при дымке и тумане с ростом длины волны? - [3 – р.3.3]
Что оказывает наибольшее влияние на ослабление излучения с длиной волны 3,5 мкм во время сильного дождя? - [3 – с.93]
В результате чего происходит преобразование энергии излучения в другие её виды при распространении излучения в атмосфере? - [3 – р.3.2 ]
Каковы основные поглощающие компоненты земной атмосферы? - [3 – р.3.1]
Назовите границы (длины волн) укрупненных «окон» пропускания атмосферы в ИК-области оптического спектра. - [3 – р.3.2]
Как изменяется ширина окон прозрачности атмосферы при увеличении высоты трассы прохождения излучения над землей? - [3 – р.3.2]
Как изменяется показатель преломления воздуха с ростом температуры атмосферы? - [3 – р.3.4 ]
Дайте определение метеорологической дальности видимости. - [3 – с.95-96]
Изменяется ли числовое значение метеорологической дальности видимости для различных приемников излучения? - [3 – р.3.4]
Каковы причины изменения направленности излучения в атмосфере? [3 – р.3.2]
Что происходит с энергией излучения при её поглощении газовыми компонентами атмосферы? [3 – р.3.2]
Что нужно знать для быстрой приближенной оценки потерь из-за поглощения оптического излучения в атмосфере? - [3. – р.3.2]
Что такое коэффициент аэрозольного ослабления? - [3 – с.91]
В каком диапазоне длин волн важно учитывать молекулярное рассеяние оптического излучения? - [3 – р.3.3]
Как называется угловая функция рассеяния, определяемая отношением энергии, рассеянной частицей в данном направлении, к полной энергии, рассеянной во все стороны? [3 – с.91]
Что такое дрожание изображения? Каковы его причины? - [3 – р.3.4]
Что такое мерцание изображения? Каковы его причины? - [3 – р.3.4]
Какими конструктивными средствами или методическими приемами можно уменьшить влияние мерцания и дрожания изображения на точность оптических измерений? - [3 – р.3.4]
Как изменяются амплитуды и частоты мерцания и дрожания при изменении зенитного расстояния наблюдаемого излучателя? - [3 – р.3.4]
Каков характер спектра дрожания и мерцания: низкочастотный или высокочастотный? - [3 – р.3.4]
Что такое турбулентность? - [3 – с.]
Что такое рефракция? Какое явление вызывает рефракцию? - [3 – р.3.5]
В чем отличие рефракции оптических лучей от дрожания изображения? - [3 – р.3.5]
Перечислите основные способы борьбы с вредным влиянием рефракции атмосферы на точность угловых измерений. - [3 – р.3.5]
Перечислите факторы, влияющие на величину рефракции оптических лучей. - [3 – р.3.5]
Дайте определение (формулу) понятия «контраст». - [3 – с.107]
Как изменяется контраст между объектом и фоном в плоскости расположения объекта и в плоскости входного зрачка оптико-электронного прибора, если яркости объекта и фона близки? - [3 – р.3.6]
Что необходимо знать для расчета контраста яркостей объекта и фона, имеющего место на входе ОЭП? - [3 – р.3.6]
Объект с яркостью L_об находится на расстоянии l от оптико-электронного прибора. Напишите формулу для расчета абсолютного контраста в плоскости расположения объекта, если энергетическая светимость атмосферы равна L_атм. - [3 – р.3.6]
Объект с яркостью L_об находится на фоне с яркостью L_ф=0,2L_об. Может ли оптико-электронный прибор обнаружить объект, если его пороговый контраст равен 0,07? - [3 – р.3.6]
Объект с яркостью L_об находится на фоне яркостью L_ф=0,5L_об. Приведите формулу расчета относительного контраста в плоскости объекта, если коэффициент пропускания среды равен _атм. - [3 – р.3.6]

6. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА [3, 9, 13]

6.1. Какие достоинства активного метода работы ОЭП и С реализуются с помощью передающей оптической системы (ОС)? - [3 – р.4.3]

6.2. В чем заключаются специфические свойства оптической системы ОЭП и С? - [3 – с.109, р.4.3]

6.3. Приведите наиболее общие критерии качества оптической системы ОЭП и С. - [3 – р.4.2]

6.4. Каково назначение объектива передающей оптической системы ОЭС? - [3 – р.4.3]

6.5. Приведите примеры передающей оптической системы с конденсором и без конденсора. Каких недостатков лишена схема с конденсором по сравнению со схемой без конденсора? - [3 – р.4.3]

6.6. Каково назначение конденсора передающей системы оптико-электронного прибора? - [3 – р.4.3]

6.7. В чем достоинство и недостатки схемы передающей системы оптико-электронного прибора с конденсором? – [3 – р.4.3]

От каких параметров конденсора зависит освещенность объекта при работе ОЭС активным методом? – [3 – р.4.3]
Приведите формулу и определение коэффициента оптического усиления передающей ОС. – [3 – с.114-118, р.4.3]
Как можно уменьшить расходимость пучка лучей на выходе передающей оптической системы? – [3 – р.4.3]
Зачем в состав передающей и приемной оптической системы ОЭП и С вводят модуляторы? – [3 – р.р.4.1, 8.1, 10.5]
Каково назначение оптического фильтра передающей системы ОЭП и С? – [3 – р.4.3]
Каково назначение объектива приемной оптической системы ОЭП и С? – [3 – р.4.4]
Приведите пример простейшей приемной оптической системы (без конденсора). В чем заключаются основные недостатки такой схемы? – [3 – р.4.5]
Каково назначение пространственного фильтра, устанавливаемого в приемной оптической системе ОЭП и С? – [3 – р.р.4.1, 10.5]
Каково назначение конденсора приемной оптической системы ОЭП и С? – [3 – р.4.5]
Приведите пример приемной оптической системы с конденсором. Где в подобной схеме устанавливается анализатор изображения и приемник излучения? – [3- р.4.5]
При каких угловых полях в качестве конденсора приемной оптической системы может использоваться одиночная линза, двухлинзовый компонент, трехлинзовый компонент? – [3 – р.4.3]
Перечислите параметры объектива ОЭП и С, оказывающие заметное влияние на его разрешающую способность? – [3 – р.4.4]
Укажите достоинства и недостатки линзовых объективов по сравнению с зеркальными. – [3- р.4.4]
Укажите достоинства и недостатки зеркальных оптических систем. – [3 – р.4.4]
Укажите достоинства и недостатки зеркально-линзовых оптических систем. – [3 – р.4.4]
Приведите формулу и дайте определение коэффициента оптического усиления приемной оптической системы. – [3 – р.4.2]
Какие основные расчеты выполняются при проектировании приемной оптической системы, каков их порядок? – [3 – р.4.1]
Какие функции могут выполнять приемники излучения, применяемые в ОЭП и С? – [3 – р.4.1]
Назовите возможные способы уменьшения площади чувствительного слоя приемника излучения путем изменения конструкции оптической системы ОЭП и ее параметров. – [3 - р.р.4.1, 4.5, 4.6]
В чем состоит специфика оптических систем лазерных ОЭП и С? – [3 – р.4.3]
Зависит ли пороговая чувствительность лазерного оптико-электронного прибора от хроматизма объектива прибора? – [инд.]
Каково назначение оптического фильтра в приемной системе ОЭП и С? – [3 – р.4.8]
Что такое оптический фильтр? Какие виды оптических фильтров используются в ОЭП и С? – [3 – р.4.8]
Зачем в состав оптических систем некоторых ОЭП и С вводятся нейтральные фильтры? – [3 – р.4.8]
Зачем в состав оптических систем ОЭП и С вводятся селективные оптические фильтры? – [3 – р.4.8]
Какие параметры и характеристики интерференционного оптического фильтра зависят от места его расположения в оптической системе? Почему? – [3 – 4.8]
Какие преимущества дает использование компенсатора в оптических системах ОЭП и С? – [3 – р.4.6]
В чем заключаются преимущества компенсационного метода работы ОЭП и С? – [3 – р.4.6]
Перечислите основные параметры и характеристики компенсатора. – [3 – р.4.6]
Приведите примеры оптических компенсаторов, используемых в ОЭП и С. – [3 – р.4.6]
Каково назначение бленды в оптической системе ОЭП и С? – [3 – р.4.7]
Какие требования предъявляются к конструкции оптической бленды, работающей в составе ОЭП и С? – [3 – р.4.7]
Перечислите основные параметры бленды. – [3 – р.4.7]
Что такое коэффициент ослабления бленды? - [3 – р.4.7]
Приведите классификацию бленд по конструкции и нарисуйте их схемы. – [3 - р.4.7]
Какие параметры и характеристики оптических материалов следует учитывать в первую очередь при проектировании ОЭП и С, предназначенной для получения изображения земной поверхности в диапазоне 8…12 мкм и расположенной на борту космического летательного аппарата, например, системы исследования природных ресурсов? – [3 - р.4.9]
Перечислите основные параметры и характеристики, используемые для описания свойств оптических материалов, применяемых в оптических системах ОЭП и С. – [3 - р.4.9]
Как ведет себя коэффициент отражения большинства металлов с ростом длины волны падающего излучения? – [3- р.р.2.4, 4.9 ]
Как изменяются потери энергии в оптической системе (потери на отражение, потери на поглощение) с ростом длины волны излучения? – [3- р.р.2.4, 4.9]
В каких пределах инфракрасной области спектра может быть использовано обычное оптическое стекло? – [3- р.4.9]
Какое значение имеет излучательная способность оптического материала при выборе его для оптической системы инфракрасного прибора? – [3- инд., р.4.9]

6.49. Записать условие атермализации объектива ОЭП и пояснить составляющие, входящие в это условие. - [р.4.10]

7. ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ КАК ЗВЕНО

Blog

Для студентов факультета оптико-информационных систем и технологий миигаик москва 2011

Содержание

МОСКВА 2011

Московский государственный университет геодезии и картографии

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . …5

Введение в специальность …………………………………………… 7

Обобщенные схемы и методы работы оптико-электронных

приборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Сигналы в оптико-электронных приборах . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

.Оптическое излучение. Источники оптического излучения. Лазеры ………………………………………………………… 12

Оптическая система оптико-электронного прибора. . . . . . . . . . . . . 27

Приемник излучения как звено оптико-электронного прибора. . . . 31

Анализаторы изображения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

системах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Структурные схемы оптико-электронных приборов и систем. . . . . 46

Фильтрация сигналов в оптико-электронных приборах и системах . 49

ВВЕДЕНИЕ