長春理工大學專業(yè)課資料

1、一、概念題（共20分，每題5分）1、輻射能 2、景深 3、角放大率 4、正弦條件二、填空題（共33分，每空3分）1、 反映光學系統(tǒng)對物體不同頻率成分的傳遞能力，一般說來高頻部分反映物體的 傳遞情況，而低頻部分則反映物體的輪廓傳遞情況。2、瑞利判斷是一種較為嚴格的像質(zhì)評價方法，它主要適用于 光學系統(tǒng)的像質(zhì)評價。3、在物面光亮度均勻的情況下，軸外像點的光照度將隨著 的增大而降低。4、光學玻璃一般分為兩大類，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常 玻璃具有低折射率低色散，通常 玻璃具有高折射率、高色散。5、現(xiàn)有一個厚度為，折射率的平行玻璃平板，若將其簡化為一個等效空氣平板，則等效空氣平板的厚度為 。6、望遠系統(tǒng)

2、又可稱為無焦光學系統(tǒng)，其光焦度為 。若現(xiàn)有一伽利略望遠鏡，該系統(tǒng)物鏡焦距，目鏡焦距，則筒長為 。7、若系統(tǒng)不滿足等暈條件，用以描述等暈條件偏離程度的值為 。8、有一相對孔徑為1：2的照相物鏡，若入射光的波長為，則其物鏡的分辨率為 。三、回答問題（共32分，每題8分）1、請畫出開普勒望遠鏡的原理光路圖，并畫圖說明該望遠鏡出射光瞳的位置及大小。2、采用的對稱式光學系統(tǒng)能夠校正哪幾種幾何像差？為什么？3、如何理解顯微鏡的有效放大率？若一顯微物鏡上標明；，為使顯微鏡達到600倍的放大率，應(yīng)選用多大倍率的目鏡？4、請畫圖說明什么是位置色差？若一雙膠合薄透鏡兩個透鏡的光焦度分別為，材料分別為，試寫出該雙膠

3、合薄透鏡組滿足消色差的條件。四、計算題（共50分，每題10分）1、已知顯微鏡的視覺放大率為，目鏡的焦距為，求1）顯微鏡物鏡的放大率；2）假定人眼的極限分辨率為，問使用該顯微鏡觀察時，能分辨的兩物點的最小距離為多少？2、一光學系統(tǒng)由凹、凸兩個反射鏡構(gòu)成，凹面反射鏡A的焦距大小為，凸面反射鏡B的焦距大小為，將兩反射鏡相對放置且二者相距為，將一高為的物體置于兩反射鏡之間，并垂直于光軸放置，且物體C離反射鏡A的距離為，如圖1所示，求物體先后經(jīng)過A、B反射鏡反射后所成像的大小及位置。圖13、有一望遠鏡，物鏡最大的通光口徑為，假定人眼的極限分辨率為，求該望遠鏡的視覺放大率。假定該望遠鏡的實際放大率為，試問

4、用多大口徑的光闌孔遮蓋物鏡時，恰好能夠使儀器的衍射分辨率與視角分辨率相等？4、一功率為的氦氖激光器，其發(fā)光效率為，若發(fā)光面直徑，發(fā)散角為，試求1）激光器的發(fā)光強度；2）激光器發(fā)光面的光亮度；3）激光束在遠處屏幕上產(chǎn)生的光照度。5、一架幻燈機的投影鏡頭，屏幕距離投影鏡頭遠，當屏幕由位置處移至位置處時，試求投影鏡頭應(yīng)需要移動多大的距離？移動方向如何？ 五、試分析圖2所示棱鏡的轉(zhuǎn)像情況，并畫出輸出的像坐標（5分）圖中軸方向代表光軸方向，軸方向代表平行于棱鏡主截面的方向，軸方向代表垂直于棱鏡主截面的方向。圖2六、作圖題（共10分，每題5分）如圖3所示，設(shè)系統(tǒng)均位于同一介質(zhì)空間。題(a)求物體經(jīng)系統(tǒng)所成

5、的像；題(b)為一薄透鏡與一凹面反射鏡構(gòu)成的組合系統(tǒng)，試畫出該組合系統(tǒng)的像方主面。（a） (b)圖3 一、概念題（共20分，每題5分）1、輻射能：以電磁輻射的形式發(fā)射、傳輸或接收的能量。2、景深：在景像平面上所獲得的成清晰像的物空間深度。3、角放大率：在近軸區(qū)，一對共軛光線的像方孔徑角與物方孔徑角之比，即。4、正弦條件：垂直于光軸平面內(nèi)兩個鄰近點成完善像的條件，即。二、填空題（共33分，每空3分）1、光學傳遞函數(shù)反映光學系統(tǒng)對物體不同頻率成分的傳遞能力，一般說來高頻部分反映物體的細節(jié)傳遞情況，而低頻部分則反映物體的輪廓傳遞情況。2、瑞利判斷是一種較為嚴格的像質(zhì)評價方法，它主要適用于小像差光學系

6、統(tǒng)的像質(zhì)評價。3、在物面光亮度均勻的情況下，軸外像點的光照度將隨著像方視場角的增大而降低。4、光學玻璃分為兩大類，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常冕牌玻璃具有低折射率低色散，火石玻璃具有高折射率、高色散。5、現(xiàn)有一個厚度為，折射率的平行玻璃平板，若將其簡化為一個等效空氣平板，則等效空氣平板的厚度為 。6、望遠系統(tǒng)又可稱為無焦光學系統(tǒng)，其光焦度。若現(xiàn)有一伽利略望遠系統(tǒng)，該系統(tǒng)物鏡焦距，目鏡焦距，則筒長為 。7、若系統(tǒng)不滿足等暈條件，用以描述等暈條件偏離程度的值為正弦差。8、有一相對孔徑為1：2的照相物鏡，若入射光的波長為，則其物鏡的分辨率為 。三、回答問題（共32分，每題8分） 1、答：孔徑光闌經(jīng)后面

7、的光學系統(tǒng)所成的像為出瞳，圖略。2、答：彗差、倍率色差、畸變。因為它們皆屬于垂軸像差，當光闌位于系統(tǒng)中間時，其前部系統(tǒng)和后部系統(tǒng)的垂軸像差大小相等，符號相反，故像差可自動校正。3、答：距離為的兩個點不僅應(yīng)通過顯微鏡被放大，而且應(yīng)使物體被分辨的細節(jié)能被眼睛區(qū)分開，若眼睛分辨的角距離為，則，稱滿足該式的視覺放大率為有效放大率。應(yīng)選用15倍的目鏡。4、答：圖略。軸上點兩種色光成像位置的差異為位置色差。四、計算題（共50分，每題10分）1、解：2、解：1）凹面反射鏡的半徑為，2）物體經(jīng)反射鏡A所成的像的位置： 再經(jīng)反射鏡B所成的像的位置：式中3）像的大小為：3、解： 4、解：1）2）3）5、解：1）2

8、）向左移動。 五、試分析圖2所示棱鏡的轉(zhuǎn)像情況，并畫出輸出的像坐標（5分）六、作圖題（共10分，每題5分） 圖略一 填空題（每空1分，共20分）1、物方主點與（ ）相共軛，物方焦點與（ ）相共軛，物方節(jié)點與（ ）相共軛。2、折射角很小的棱鏡稱為光楔，當光垂直入射時所產(chǎn)生的偏向角為（ ）。3、選用光學玻璃時的兩個重要參數(shù)是（ ） 和（ ）。 4、一般來說，消像差譜線的選擇主要取決于光學系統(tǒng)接收器的光譜特性，應(yīng)對接收器（ ）的譜線消單色像差，對接收器所能接收的波段范圍內(nèi)兩邊緣附近的譜線校正（ ）。5、 伽利略望遠系統(tǒng)的孔徑光闌是（ ） ，出瞳是 （ ）。6、唯一能夠成完善像的光學元件是（ ），物體

9、經(jīng)平行平板后，其像大小不變，但是像的位置將發(fā)生移動，其軸向移動在近軸區(qū)域可以表示為（ ）。7、一束光入射到平面鏡上，當平面反射鏡繞垂直于光軸截面的軸旋轉(zhuǎn)角時，其反射光線旋轉(zhuǎn)的角度為（ ）。8、軸外像差中不影響成像清晰度的幾何像差為（ ）。9、高倍顯微物鏡常用浸液物鏡，目的是提高顯微物鏡的（ ）。10、通常，軸外像點的照度隨著視場角的增大而（ ），當視場角為300時，邊緣點的照度只有中心照度的（ ）。11、兩個光學系統(tǒng)聯(lián)用時，一般應(yīng)滿足（ ）原則，目視光學系統(tǒng)中通常，其（ ）和眼瞳重合。12、一物體經(jīng)過一薄透鏡成像，其軸上物點對透鏡所張的角度為u=-0.1，軸上像點對透鏡所成張角u=0.2,則當

10、物高為10mm時，像高等于（ ）。 二、回答問題（每題6分，共60分）1、為什么在測量顯微鏡中，常常采用物方遠心光路來提高測量精度？并畫出光路圖解釋其是如何提高測量精度的。2、對于同一個透鏡，分別針對黃光與綠光波長，哪個波長對應(yīng)的焦距長，為什么？如果分別使用黃光與綠光光源為顯微鏡照明，哪一種光源照明時顯微物鏡的分辨率更高，為什么？3、如果一個人不能夠看清楚0.5米以外的物體，請問他應(yīng)該佩戴多少度數(shù)的眼鏡？眼鏡的焦距為多少？4、一個半徑大小為100mm的凹球面反射鏡，其物方和像方焦距分別為多少？其物方和像方主點位于什么地方？其物方和像方節(jié)點位于什么地方？5、光亮度是怎么定義的？對于余弦輻射體，它

11、符合什么規(guī)律，為什么？6、光學系統(tǒng)中光能損失主要包括哪些部分？通常采用什么方法減少反射損失？7、在惠更斯目鏡中適合放置分劃板嗎？為什么？8、實驗過程中使用的一根光纖，其纖芯和包層的折射率分別為1.47和1.45，若將He-Ne激光耦合進光纖，現(xiàn)有兩種顯微物鏡，一種數(shù)值孔徑為0.25，另一種數(shù)值孔徑為0.65，你認為選哪一種比較合適？9、請寫出近軸光線追跡公式，并說明應(yīng)用近軸光學光線追跡公式計算出來的像有什么實際意義？10、一個8倍的望遠鏡，其物鏡焦距為250mm，若用此望遠鏡觀察望遠鏡前12m的物體，問目鏡需調(diào)節(jié)多少視度？三、計算題（每題10分，共50分）1、有一個開普勒型望遠鏡，孔徑光闌在物

12、鏡前面20mm處，孔徑光闌直徑為20mm，用儀器測得出瞳直徑為4.0mm，目鏡焦距為20mm，（1）如果采用加場鏡的方法使系統(tǒng)的出瞳距離達到25mm，問應(yīng)加入什么樣的場鏡？（2）為了看清近處距離處的細小物體，可在起前面附加一薄透鏡，構(gòu)成一個組合系統(tǒng)，設(shè)要觀察的細小物體距離附加薄透鏡200mm，問附加薄透鏡的焦距應(yīng)為多少？整個組合系統(tǒng)的焦距為多少？ 2、一個各向均勻發(fā)光的燈泡，其發(fā)光效率為20lm/W，發(fā)出的光通過一個與之距離150mm處的聚光鏡后，照明15m遠直徑為3.0m的圓，忽略聚光鏡的光能損失，如果要求照明面上的平均光照度為50lx，問聚光鏡的焦距應(yīng)該為多少？燈泡的功率應(yīng)該為多大？3、顯

13、微鏡目鏡的視覺放大倍率為10倍，物鏡的垂軸放大倍率為-4倍，數(shù)值孔徑為0.1，物像共軛距為180mm，物鏡為孔徑光闌，試求： （1）顯微鏡的總體視覺放大倍率；（2）出射光瞳的位置和大?。唬?）物鏡和目鏡的通光孔徑（設(shè)物體2y=8mm,允許邊緣視場漸暈50%）。4、有一個位于空氣中的薄透鏡，焦距為200mm，現(xiàn)在把它浸沒在水中，求此透鏡在水中時的焦距為多少？光焦度為多少？（假設(shè)透鏡材料的折射率為1.5，水的折射率為1.3333）5、某照相物鏡（可看作薄透鏡），口徑為25mm，焦距為50mm，接收器為靶面尺寸的CCD，求照相物鏡的最大視場多少？在照相物鏡和底片均不動的條件下，若允許軸上物點在焦平面

14、上的彌散圓直徑最大為0.1mm，求此時所對應(yīng)的最近物距為多少？四、作圖題（每題10分，共20分）1、一個由物鏡，翻轉(zhuǎn)反射鏡和五角屋脊棱鏡組成的單鏡頭照相機取景器，已知物為右手坐標系，相機鏡頭對物體成倒立的像，試判斷經(jīng)過該取景器后的像的坐標系。2、求像AB的物長春理工大學2009年工程碩士研究生考試試題考試科目 應(yīng)用光學 100分 專業(yè) 光學工程請考生將所有答案都答在考場上發(fā)的答題紙上 第 1 頁/共 1 頁一、回答問題（共40分，每小題4分）1、請畫出開普勒望遠系統(tǒng)的原理光路圖，若物鏡焦距，目鏡焦距，請問該系統(tǒng)的視覺放大率為多少？2、軸上一實物點經(jīng)薄透鏡成一實像點，現(xiàn)將一厚度為，折射率為的平行

15、平板垂直于光軸插入自透鏡出射的光路之中（即平行平板位于薄透鏡與像點之間），請問插入平行平板前后像點的位置是否發(fā)生改變？為什么？3、顯微鏡的視覺放大率越大，其物空間的線視場越大。請問這句話對嗎？為什么？4、物體通過透鏡成一虛像，請問用屏幕是否可以接收到該虛像？為什么？如果用人眼觀察是否可以觀察到這個虛像？5、請寫出七種幾何像差。若設(shè)計消色差顯微物鏡應(yīng)該校正哪幾種像差？6、生物顯微鏡多用于觀察透明標本，請問透明物體的照明方式通常有哪兩種？各自有什么特點？7、常見的透射光學材料有哪幾類？造成光學系統(tǒng)光能損失的主要因素有哪些？8、請問什么是斯托列爾準則？能夠用斯托列爾準則對望遠物鏡進行系統(tǒng)像質(zhì)評價嗎？

16、9、請寫出望遠系統(tǒng)及照相系統(tǒng)分辨率的公式。10、請畫圖說明什么是細光束像散？若系統(tǒng)中存在較大的像散將會對系統(tǒng)產(chǎn)生什么樣的影響？二、計算題（共50分，每小題10分）1、設(shè)一平凹薄透鏡的像方焦距，折射率，現(xiàn)將該透鏡水平放置且凹面向上，并在凹面內(nèi)注滿清水，若水的折射率，試求此系統(tǒng)的光焦度。2、用一個視覺放大率倍的開普勒望遠鏡（光學間隔）觀察系統(tǒng)前的一個物體，該物體離物鏡前焦點的距離為，若將目鏡向后移動則可使物體發(fā)出的光經(jīng)望遠系統(tǒng)后平行射出，試求該系統(tǒng)物鏡和目鏡焦距。3、標準白熾燈和被測白熾燈之間垂直放置一漫反射白板，標準白熾燈離白板，假設(shè)白板的兩面具有相同的漫反射系數(shù)，標準白熾燈與被測白熾燈均各向均

17、勻發(fā)光且具有相同的發(fā)光效率，則當被測白熾燈移動到離白板處時，白板兩側(cè)表面的光照度相等，請問被測白熾燈的功率為多少？4、一個人近視程度是（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是，求1）遠點距離；2）近點距離；3）配戴度的近視鏡后能看清的遠點距離。5、一個顯微鏡物鏡的垂軸放大率，目鏡的視覺放大率為，物鏡的共軛距為，求1）目鏡的焦距；2）物鏡的焦距；3）顯微鏡的視覺放大率。三、請利用作圖法求圖1中物體像的大小和位置，設(shè)物像位于同一種介質(zhì)空間。（共10分，每小題5分）圖1（a）為薄透鏡 （a） (b)圖1長春理工大學2009年工程碩士研究生考試試題答案考試科目 應(yīng)用光學 100分 專業(yè) 光學工程請考生將所有答案都答在考

18、場上發(fā)的答題紙上 第 1 頁/共 2 頁一、回答問題（共40分，每小題4分）1、答：圖略，2、答：插入平行平板后像點的位置將發(fā)生改變，這是因為平行平板的引入將產(chǎn)生一定量的軸向位移，位移量為，故像點將遠離透鏡。3、答：不對，顯微鏡的視覺放大率越大，其物空間的線視場越小，這是因為，即物方線視場與視放大率成反比。4、答：用屏幕不能接收到該虛像，但用人眼可以接收。因為虛像不是光線的真正會聚點，而是光線反向延長線的交點，故用屏幕無法接收到虛像。5、答：球差、彗差、像散、場曲、畸變、位置色差、倍率色差。應(yīng)校正球差、位置色差及正弦差（彗差）。6、答：臨界照明和柯勒照明，臨界照明存在照度不均勻的特點，它僅由光源及一個聚光鏡構(gòu)成，它具有瞳對瞳，視場對視場的特點；柯勒照明方式克服了臨界照明的缺點，它是由光源及兩個聚光鏡構(gòu)成，它具有窗對瞳，瞳對窗的特點。7、答：光學玻璃、光學晶體、光學塑料。光在兩透明介質(zhì)界面上的反射損失、介質(zhì)吸收造成的光能