光學(xué)設(shè)計與CAD

1、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(一)一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 20小題。每小題 1 分，共 20 分） 在每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是正確的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1主光線與光軸所確定的平面叫做 ( B )。 A.弧矢平面 B.子午平面 C.焦平面 D.像平面2共軸球面系統(tǒng)中，軸上點(diǎn)像差有 ( C )。 A.球差和彗差 B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D. 彗差和倍率色差3通常情況下觀察像差時，除0視場和邊緣視場外，還應(yīng)注意的一個視場為 ( A )。 A.0.707視場 B. 0.5視場 C. 0.3視場 D. 0.85視場4F光邊緣光球差與C光邊緣光球差之差也等于

2、 ( A ) 。 A.邊緣光和近軸光色差之差 B. 邊緣光和近軸光球差之差 C.F光和C光近軸光球差之差 D. F光和C光近軸光色差之差5望遠(yuǎn)鏡的放大率是指 ( D )。A.垂軸放大率 B.軸向放大率 C.角放大率 D.視覺放大率6下面各像差中能在像面上產(chǎn)生彩色彌散斑的像差有( D )。 A.球差 B.場曲 C.畸變 D.倍率色差 7不會影響成像清晰度的像差是 ( C )。 A.二級光譜 B.彗差 C.畸變 D.像散8下列光學(xué)系統(tǒng)中屬于大視場小孔徑的光學(xué)系統(tǒng)是 ( C )。 A.顯微物鏡 B.望遠(yuǎn)物鏡 C.目鏡 D. 照相物鏡9正弦差屬于小視場的 ( B )。 A.球差 B. 彗差C. 畸變

3、D. 色差10初級子午彗差和初級弧矢彗差之間的比值為 ( A )。 A.3：1 B.4：1 C.5：1 D.2：111下列光學(xué)元件中，任何情況下都不會產(chǎn)生場曲的是 ( B )。 A.厚凸透鏡 B.平行平板 C.球面反射鏡 D.不暈透鏡 12下面光學(xué)元件中不產(chǎn)生色差的是 ( A )。 A. 球面反射鏡 B. 薄凸透鏡 C. 薄場鏡 D. 薄雙膠合物鏡13薄雙膠合物鏡置于球面反射鏡球心，光闌與球心重合，則系統(tǒng)彗差最小可以為 ( D )。 A. 0.4 B. 0.25 C. 0.1 D. 014場景置于系統(tǒng)中，除產(chǎn)生場曲外，還可產(chǎn)生 ( D )。 A.球差 B.彗差 C.像散 D.畸變15厚透鏡的場

4、曲公式為 ( C )。A. B. C. D. 16波像差就是實(shí)際波面與理想波面之間的 ( A )。 A.光程差 B.幾何像差 C.離焦量 D.距離差17在進(jìn)行目鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng) ( D )。 A.正追光線 B.倒追光線 C.從中間向兩側(cè)進(jìn)行光線追跡 D. 從兩側(cè)向中間進(jìn)行光線追跡18顯微鏡常采用的一種照明方式是，將光源通過聚光鏡成像在物平面上，稱之為( D )。 A.反射式照明 B.透射式照明 C.克勒照明 D.臨界照明19下列軟件中不屬于光學(xué)設(shè)計軟件的是 ( C )。A. ZEMAX軟件 B.OSLO軟件 C. Lensview軟件 D.CODE V軟件20低倍顯微物鏡的光闌位置 ( A

5、 )。A. 與物鏡重合 B. 與目鏡重合 C. 與中間像面重合 D. 位于物鏡后方焦平面處 二、填空題（本大題14小題。每空1分，共20 分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。21.單個折射球面的三對無球差點(diǎn)位置是 球心處 、 頂點(diǎn)處 、 齊明點(diǎn) 。22.在表示畸變時，通常采用相對畸變，其表達(dá)公式為23.一雙膠合薄透鏡組，若，則 0 。24.七種初級像差中，僅與孔徑光闌大小有關(guān)的單色像差是 球差 。25.一雙膠合透鏡光焦度為正，在透鏡組中的正透鏡采用 冕牌 玻璃，透鏡組中的負(fù)透鏡采用 火石 玻璃。26.密接薄雙膠合系統(tǒng)，為消除色差，兩透鏡光焦度應(yīng)分別滿足公式、。27.一同心彎月

6、鏡在空氣中，其前后節(jié)點(diǎn)在其兩面的公共球心處、，其前后主點(diǎn)在其兩面的公共球心處。28.對于玻璃等折射材料，除折射率的參數(shù)外，還有一重要參數(shù)為 阿貝常數(shù) ，其公式為。29.若光闌與相接觸薄透鏡系統(tǒng)重合時，可消除的單色像差為 畸變 。30.球差在像面上的體現(xiàn)形式是 圓 形的。31.在球差的級數(shù)展開形式中，常數(shù)項(xiàng)的值為 0 。32.復(fù)消色物鏡是指在透鏡的位置處，將 二級光譜 校正為0。33.對F光和C光校正了色差后，相對于D光的二級光譜公式為 34.在ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件中，描述焦距的操作數(shù)為 EFFL 。三、名詞解釋（本大題共5 小題。每小題2 分，共 10 分）35像差：實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成的像和近

7、軸區(qū)所成的像之間的差異稱為像差。 評分標(biāo)準(zhǔn)：主要意思正確得2分。36子午場曲：某一視場的子午像點(diǎn)相對于高斯像面的距離稱為子午像面彎曲，簡稱子午場曲。 評分標(biāo)準(zhǔn)：答對主要意思得2分。37二級光譜：如果光學(xué)系統(tǒng)已對兩種色光校正了位置色差，這兩種色光的公共像點(diǎn)相對于第三種色光的像點(diǎn)位置仍有差異，該差異稱為二級光譜。 評分標(biāo)準(zhǔn)：答對主要意思得2分。38.色球差：F光的球差和C光的球差之差，稱為色球差，該差值也等于邊緣光和近軸光色差之差。 評分標(biāo)準(zhǔn)：答對得2分。39漸暈：軸外點(diǎn)成像光束的寬度較軸上點(diǎn)成像光束的寬度要小，造成像平面邊緣部分照度要比像平面中心部分照度低的現(xiàn)象，稱為漸暈。四、簡答題（本大題共

8、6 小題。每小題 5 分，共30 分）40一物體的峰-谷比（peak to valley）是，問是否滿足Rayleigh條件？一物體的峰-谷比（peak to valley）是，問是否滿足Rayleigh條件？答：滿足Rayleigh條件，因?yàn)楦鶕?jù)Rayleigh判斷，實(shí)際波面和參考波面之間的最大波像差(峰谷比)不超過0.25時，此波面可看作是無缺陷的成像質(zhì)量較好。41在七種幾何像差中，僅與孔徑有關(guān)的像差有哪些？僅與視場有關(guān)的像差有哪些？與視場和孔徑都有關(guān)系的又有哪些？僅與孔徑有關(guān)的像差有：球差、位置色差；僅與視場有關(guān)的像差有：像散、場曲、畸變、倍率色差；與視場和孔徑都有關(guān)系的有：彗差42一物

9、體置于折射球面的球心處，其像在哪？放大倍率多少？若物在球面頂點(diǎn)，其像又在何位置？放大倍率多少？ 像分別在球心處和頂點(diǎn)處，放大倍率分別為和1。43. 什么是焦深，若像面向前或向后離焦半倍焦深，引起的波像差多大？（1）實(shí)際像點(diǎn)無論在高斯像點(diǎn)之前或之后范圍內(nèi)，波像差都不會超過1/4波長，所以把定義為焦深，即（2）引起的波像差為。44. 近視眼應(yīng)佩戴何種透鏡加以矯正？為什么？應(yīng)佩戴凹透鏡加以矯正，使光線經(jīng)過水晶體后發(fā)散，重新匯聚到視網(wǎng)膜上。45. 在對稱式光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)時，哪幾種初級像差可以得到自動校正？其它初級像差有何特性？垂軸像差：彗差、畸變、倍率色差均為0。軸向像差：球差、像散、場曲、位置色差均

10、為半部系統(tǒng)相應(yīng)像差的兩倍。五、綜合應(yīng)用題（本大題共 2 小題。每小題10 分，共20分）46設(shè)計一齊明透鏡，第一面曲率半徑，物點(diǎn)位于第一面曲率中心處，第二球面滿足啟明條件，若該透鏡厚度，折射率，該透鏡位于空氣中，求（1）該透鏡第二面的曲率半徑；（2）該啟明透鏡的垂軸放大率。（1）根據(jù)題意得，物點(diǎn)發(fā)出光線經(jīng)第一面后按直線傳播，相對于第二面，其物距，根據(jù)齊明條件，可得（2）由垂軸放大率公式，得，則該透鏡的垂軸放大率47一個光學(xué)系統(tǒng)，已知其只包含初級和二級球差,更高級的球差可忽略不計。已知該系統(tǒng)的邊光球差為，0.707帶光球差為，求：1)分別求出0.5和0.85帶光線的球差； 2)寫出邊緣光的初級和

11、高級球差。1) ，根據(jù)公式將及代入，得到， 由此可求得：及 2）邊緣光的初級球差為-0.06，邊緣光的高級球差為0.06。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計（二）參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 20小題。每小題 1 分，共 20 分） 題號1-56-1011-1516-20答案ABADBBADCADABCBABDAC二、填空題（本大題12小題。每空1分，共20 分）21.小22.色差、色差、場曲23.95.5624.彗差、畸變、倍率色差25.小、大26.0.707帶光 27.相等、相反28.4、629.畸變30.3：131.畸變、彗差32.平行平板三、名詞解釋（本大題共5 小題。每小題2 分，共 10

12、分）33光程差：某種介質(zhì)折射率與光在該介質(zhì)中通過的幾何路程的乘積，稱為光在該介質(zhì)中通過的光程，兩束光光程之差稱為光程差。評分標(biāo)準(zhǔn)：答對主要意思得2分。34弧矢場曲：某一視場的弧矢像點(diǎn)相對于高斯像面的距離稱為弧矢像面彎曲，簡稱弧矢場曲。評分標(biāo)準(zhǔn)：答對主要意思得2分。35波像差：波像差就是實(shí)際波面和理想波面之間的光程差。 評分標(biāo)準(zhǔn)：主要意思正確得2分。36焦深：由于實(shí)際像點(diǎn)在高斯像點(diǎn)前后范圍以內(nèi)，波像差不超過1/4波長，故把定義為焦深，即。評分標(biāo)準(zhǔn)：主要意思正確得2分。37等暈條件：軸外點(diǎn)具有與軸上點(diǎn)相同的成像缺陷，稱之為等暈成像，欲達(dá)到這樣的要求，則光學(xué)系統(tǒng)必須滿足等暈條件。評分標(biāo)準(zhǔn)：答對主要意

13、思得2分。四、簡答題（本大題共 6 小題。每小題 5 分，共30 分）38若弧矢彗差，是否滿足等暈成像？若此時，是否滿足正弦條件？ 為什么？答：1）滿足等暈成像，由于，無正弦差，滿足等暈條件；2）滿足正弦條件，若此時，則，滿足正弦條件。評分標(biāo)準(zhǔn)：第一問答案正確得1分，理由解釋正確得2分；第二問答案正確得1分，理由解釋正確1分。39什么是二級光譜？對F光和C光校正系統(tǒng)色差后，相對于D光，其二級光譜與焦距有何關(guān)系？答：1）當(dāng)在帶孔徑對F光和C光校正了位置色差，它們和光軸的公共交點(diǎn)并不和D光帶孔徑光線和光軸的交點(diǎn)重合，其偏差稱為二級光譜。2）評分標(biāo)準(zhǔn)：第一問答出大意得3分；第二問答案正確得2分。40

14、場鏡可產(chǎn)生哪些初級像差？簡述平面反射鏡的像差特性？ 答：場鏡可校正場曲和畸變；平面反射鏡不產(chǎn)生任何像差。評分標(biāo)準(zhǔn)：第一問中每種像差答案正確得2分；第二問答案正確得1分。41. 一同心彎月鏡在空氣中，其前后節(jié)點(diǎn)在那？其前后主點(diǎn)在哪？答：其前后節(jié)點(diǎn)及主點(diǎn)均在其兩個面的公共球心處。評分標(biāo)準(zhǔn)：前后節(jié)點(diǎn)答案正確得3分，前后主點(diǎn)答案正確得2分。42. 對于只包含初級和二級球差的光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)對邊緣孔徑校正了球差之后，其最佳焦點(diǎn)位置在何處？答：其最佳焦點(diǎn)位置在處。評分標(biāo)準(zhǔn)：答出公式得5分。43. 試寫出五種初級像差的賽得和數(shù)的表達(dá)公式。答： 評分標(biāo)準(zhǔn)：每個表達(dá)公式1分，共5分。五、計算題（每題10分，共20分

15、）44. 設(shè)計一個的雙膠合物鏡。選用（）和（）玻璃制作，使色差為零。問：（1）正透鏡用何種玻璃；負(fù)透鏡用何種玻璃？（2）正負(fù)透鏡的光焦度各應(yīng)多少？（3）物鏡二級光譜有多大？（4）若，求三個面曲率半徑。解：（1）正透鏡用冕牌玻璃，負(fù)透鏡用火石玻璃。 （2） （3）物鏡二級光譜為：（4）依據(jù)公式，可求得，評分標(biāo)準(zhǔn)：第一問中每個答案正確各得1分，第二問中每個公式正確各得1分，結(jié)果正確各得1分，第三問答案正確得1分，第四問每半徑結(jié)果正確各得1分。45.1) 如果一個光學(xué)系統(tǒng)的初級子午彗差等于焦寬（），則應(yīng)等于多少? 2) 如果一個光學(xué)系統(tǒng)的初級球差等于焦深（），則應(yīng)等于多少? 解：由可知： 由可知：評

16、分標(biāo)準(zhǔn)：第一問與第二問中每個公式正確各得3分，結(jié)果正確各得2分。光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(三)一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 20小題。每小題 1 分，共 20 分） 在每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是正確的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1系統(tǒng)的像散為零，則系統(tǒng)的子午場曲值( D )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.無法判斷2雙膠合薄透鏡組，如果位置色差校正為零，則倍率色差值為 ( C )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.無法判斷3下列像差中，對孔徑光闌的大小和位置均有影響的是( B )。 A.球差 B. 彗差 C. 像散和場曲 D.畸變4除球心和頂點(diǎn)外，第三對無

17、球差點(diǎn)的物方截距為 ( A ) 。 A. B. C. D. 5下列像差中，屬于軸外點(diǎn)細(xì)光束像差的是( C )。A.球差 B.子午彗差 C.子午場曲 D.畸變6瑞利判據(jù)表明，焦深是實(shí)際像點(diǎn)在高斯像點(diǎn)前后一定范圍內(nèi)時，波像差不會超過 ( C )。 A. B. C. D. 7對于目視光學(xué)系統(tǒng)，介質(zhì)材料的阿貝常數(shù)定義為 ( A )。 A. B. C. D. 8玻璃和玻璃屬于 ( A )。A.冕牌玻璃和火石玻璃 B.火石玻璃和冕牌玻璃 C.均屬火石玻璃 D.均屬冕牌玻璃9在ZEMAX軟件中進(jìn)行顯微物鏡鏡設(shè)計，輸入視場數(shù)據(jù)時，應(yīng)選擇 ( B )。 A. Angle（Deg） B. Object Heigh

18、t C. Paraxial Image Height D. Real Image Height10在ZEMAX軟件中表示傳遞函數(shù)的是下列的哪個縮寫圖標(biāo) ( D )。 A.Fie B.Opt C.Spt D.Mtf11下列各鏡頭中，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)采用正追光線的是 ( B )。 A.惠更斯目鏡 B.望遠(yuǎn)物鏡 C.顯微物鏡 D.冉斯登目鏡 12一般的負(fù)透鏡產(chǎn)生的場曲值為 ( B )。 A.正值 B.負(fù)值 C.零 D.無法判斷13一激光擴(kuò)束器應(yīng)主要校正的像差是 ( C )。 A. 色差 B. 彗差 C. 球差 D. 畸變14所有的反射鏡均不需校正 ( D )。 A.場曲 B.畸變 C.球差 D. 色

19、差15對于一軸外物點(diǎn)，一般光學(xué)系統(tǒng)在像面上的各種像差綜合的結(jié)果是 ( D )。A.圓形的彌散斑 B.不規(guī)則形狀的單色彌散斑 C.彩色的彌散斑 D.不規(guī)則形狀的彩色彌散斑16與弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( A )。 A.子午平面 B.高斯像面 C.離焦平面 D.主平面17下列軟件中，如今較為常用的光學(xué)設(shè)計軟件是 ( C )。 A.abr軟件 B.OPD88軟件 C.ZEMAX軟件 D.AutoCAD軟件18光學(xué)傳遞函數(shù)的橫坐標(biāo)是 ( B )。 A.波長數(shù) B.線對數(shù)/毫米 C.傳遞函數(shù)值 D.長度單位19星點(diǎn)法檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的缺陷是 ( B )。A.不方便進(jìn)行，步驟復(fù)雜 B.屬主觀檢驗(yàn)方

20、法，不能量化C.屬客觀檢測方法，但精度低 D.計算復(fù)雜，應(yīng)用不便 20按照道威判斷，顯微鏡的分辨率公式為 ( A )。A. B. C. D. 二、填空題（本大題11小題。每空1分，共20 分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。21.一齊明透鏡，第一面曲率半徑，物點(diǎn)位于第一面曲率中心處，第二面滿足齊明條件。若該透鏡厚度d=5mm，折射率n=1.5，位于空氣中，則第二面半徑為 -60mm ，該齊明透鏡的垂軸放大倍率為 1.5 。22. 一個完全對稱式光學(xué)系統(tǒng)，若垂軸放大率，則軸向像差為系統(tǒng)半部像差的 2倍 。23. 若一個光學(xué)系統(tǒng)的畸變可以寫做 y = , Z= 0，則其相對畸變。

21、24.消場曲的方法主要有使用彎月形厚透鏡、系統(tǒng)中正負(fù)透鏡分離、正負(fù)透鏡分別選用較高和較低折射率的材料、將像面做成曲面補(bǔ)償場曲等。25.反射棱鏡用于平行光路中，相當(dāng)于 平行平板，各像差值均 等于 零。26.在七種幾何像差中，不影響成像的清晰度的是 畸變 ，僅與孔徑有關(guān)的像差是 球差 、 位置色差 。27.在軸外像差特性曲線中，若一圓滑曲線關(guān)于軸完全對稱，則系統(tǒng)的細(xì)光束子午場曲 0 。28.只含初級和二級球差的望遠(yuǎn)物鏡，校正球差后，使邊緣光球差，其邊緣帶高級球差為0.5mm，則 -0.125 ，為使波像差最小，離焦后其最佳像面應(yīng)位于理想像點(diǎn) 前 側(cè) 0.09375 毫米處。29.反射棱鏡處于會聚光

22、路中，除 場曲 ，其它像差均存在。30.波像差的參考波面是 理想球面波 ，波像差的大小在 出瞳 處度量。31.相對孔徑是F數(shù)的 倒數(shù) 。三、名詞解釋（本大題共5 小題。每小題2 分，共 10 分）32齊明點(diǎn)： 對于單個折射球面，當(dāng)物距滿足時，像距為，此時不產(chǎn)生球差值，稱該對共軛點(diǎn)為不暈點(diǎn)或齊明點(diǎn)。33正弦差：正弦差是軸外小視場成像的寬光束的不對稱性的量度，其表達(dá)公式為。 34匹茲伐爾場曲： 理想的平面物體所產(chǎn)生的理想像為有一定彎曲程度的曲面，稱為匹茲伐爾像面，或匹茲萬像面，該像面的場曲值稱為匹茲伐爾場曲或匹茲萬場曲。 35. 離焦： 為了獲得最佳像面，將實(shí)際像面沿理想像面向前或向后移動一定距離

23、的過程稱為離焦。36余弦定律：光學(xué)系統(tǒng)對無限接近的兩點(diǎn)成完善像的條件稱為余弦條件，其表達(dá)公式為。 四、簡答題（本大題共 6 小題。每小題 5 分，共30 分）37孔徑光闌的直徑對畸變是否有影響？為什么？答：孔徑光闌的直徑對畸變沒有影響，其位置對畸變有影響，因?yàn)榛兪侵鞴饩€像差，而主光線僅與入瞳中心有關(guān)，與入瞳大小無關(guān)。38在系統(tǒng)中加入場鏡，是否會對像的大小和方向產(chǎn)生影響？為什么？答：因?yàn)槲稂c(diǎn)與像點(diǎn)重合在場鏡平面，所以，像的大小和方向均不發(fā)生改變。像差方面除場曲和畸變外，其余像差為零。39在光學(xué)系統(tǒng)的近軸區(qū)是否存在位置色差，為什么？ 答：在光學(xué)系統(tǒng)近軸區(qū)仍存在初級位置色差。因?yàn)榧词乖诠鈱W(xué)系統(tǒng)的近

24、軸區(qū)，F(xiàn)光與C光的理想像點(diǎn)在光軸上并不重合，其差值稱為初級位置色差。40. 什么是正弦條件和赫歇爾條件？它們有什么關(guān)系？說明了什么？答：正弦條件是垂軸小線段能夠完善成像的條件，其表達(dá)公式為；而赫歇爾條件是沿軸小線段能夠完善成像的條件，其表達(dá)公式為。它們的表達(dá)公式相互矛盾，說明不能夠同時滿足，即不存在一個光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€空間完善成像。41. 當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)僅存在初級彗差時，其成像光束形狀如何？有何特點(diǎn)？答：彗差形狀類似于彗星狀，故名彗差。當(dāng)系統(tǒng)僅存在初級彗差時，有如下特點(diǎn)：（1）子午彗差是弧矢彗差的3倍，即；（2）彗差輪廓相切于兩條夾角為60度的直線；（3）彗差頂點(diǎn)處能量較為集中，越往外能量越渙散

25、。42. 消像差譜線的選擇有何原則？答：應(yīng)對接收器最敏感的譜線消單色像差，對接收器能接受的波段范圍兩邊緣附近的譜線校正色差。五、綜合應(yīng)用題（本大題共 2 小題。每小題10 分，共20分）43.一雙膠合望遠(yuǎn)物鏡，若只含初級球差和二級像差，邊緣帶球差為零0。707帶三個面的球差分布系數(shù)分別為： 1 2 3 ： 0.0100104 -0.0338527 0.0256263求： 1） 該物鏡的初級球差有多大？ 2） 若最大球差允許不大于6倍焦深，物鏡的球差是否超差？ 3） 物鏡的二級光譜有多大？ 解：1）；初級球差為； 2）光學(xué)系統(tǒng)0.707帶的球差為： 初級球差為=，所以可求得=， 6倍焦深=，故未

26、超差。3）二級光譜為：44. 在球面反射鏡的球心處放一彎月薄透鏡，其兩半徑相等，光闌與薄透鏡重合，系統(tǒng)對無限遠(yuǎn)物體成像，試分析該光學(xué)系統(tǒng)的像差特性。答： 1）對于彎月鏡， 光闌與薄透鏡重合 剩余、 2）對于球面反射鏡，本身無色差，即光闌處于球心，剩余、3）系統(tǒng)像差情況：可使彎月鏡和球面反射鏡的球差相互補(bǔ)償，保證系統(tǒng)的，同時，僅剩余，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(四)一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 20小題。每小題 1 分，共 20 分） 在每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是正確的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1假定物體AB在有限距離處，且AB=-y，當(dāng)孔徑光闌在單個薄正透鏡的右側(cè)時，產(chǎn)生倍

27、率色差的符號為 ( A )。 A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.無法判斷2ZEMAX軟件的傳遞函數(shù)曲線中，不同顏色的曲線表示不同的 ( B )。 A.波長 B.視場 C.孔徑 D.像面位置 3一個僅有像散的光學(xué)系統(tǒng)，小“”形圖案置于光軸上，則在該物的子午像面，外圓輪廓成像 ( C )。 A.模糊 B. 與十字叉線成像情況一樣 C. 清晰 D.無法判斷4軸外物點(diǎn)通過有像散的光學(xué)系統(tǒng)成像時，在該像點(diǎn)的子午像面，形成的焦線 ( B ) 。 A.在子午面內(nèi) B.在弧矢面內(nèi) C.以銳角傾斜于子午面 D. 無法判斷5人眼的視網(wǎng)膜呈現(xiàn)一定程度的彎曲，可以補(bǔ)償一定的 ( C )。A.球差 B.子午彗差

28、C.場曲 D.畸變6一普通正透鏡，對邊緣光校正了球差，為使波像差最小化，應(yīng)離焦的方向是 ( A )。 A.沿軸向左 B. 沿軸向右 C. 垂軸向上 D. 垂軸向下7介質(zhì)材料ZF2的阿貝常數(shù)為32.17，則 ( C )。 A. 0.902 B. 0.0902 C. 0.0209 D. 0.2098在球差曲線圖中，如果F光、C光、D光曲線相交于0.707帶，說明該物鏡 ( C )。A.為無球差物鏡 B.為消色差物鏡 C.為復(fù)消色物鏡 D.為無場曲物鏡9在ZEMAX軟件中進(jìn)行望遠(yuǎn)物鏡鏡設(shè)計，輸入孔徑數(shù)據(jù)時，應(yīng)選擇 ( B )。 A. Object Space NA B. Entrance Pupil

29、 Diameter C. Object Cone Angle D. Angle（Deg）10在ZEMAX軟件中表示自動優(yōu)化的是下列的哪個縮寫圖標(biāo) ( B )。 A.Fie B.Opt C.Spt D.Mtf11對于小像差光學(xué)系統(tǒng)，正弦差允限為 ( D )。 A. B. C. D. 12球差曲線與坐標(biāo)軸所圍面積（考慮正負(fù)）越小，則 ( B )。 A.波像差越大 B.波像差越小 C.與波像差大小無關(guān) D.無法判斷13在顯微鏡的應(yīng)用中，蓋波片產(chǎn)生的像差，下列選項(xiàng)論述正確的是 ( C )。A. 不產(chǎn)生任何像差 B. 僅產(chǎn)生球差和彗差C. 除場曲外其它像差均存在 D. 僅產(chǎn)生場曲，無其它像差14魚眼透鏡

30、一般視場角都比較大，但所成的像存在嚴(yán)重的 ( B )。 A.場曲 B.畸變 C.球差 D. 色差15雙高斯物鏡是一種對稱式物鏡結(jié)構(gòu)形式，其光闌前透鏡形式為 ( C )。A.兩片單透鏡 B.兩片雙膠合 C.一片單透鏡+一個雙膠合 D.一個雙膠合+一個單透鏡16光闌與相接觸的薄透鏡重合時，能夠自動校正 ( A )。 A.畸變 B.場曲 C.球差 D.二級光譜17在子午像差特性曲線中，坐標(biāo)中心為，如位于該點(diǎn)左側(cè)，則畸變值為 ( A )。A.正值 B.負(fù)值 C.零 D.無法判斷18厚透鏡之所以在校正場曲方面有著較為重要的應(yīng)用，是因?yàn)?( B )。A.通過改變厚度保持場曲為零 B.通過兩面曲率調(diào)節(jié)保持光

31、焦度不變C.通過改變厚度保持光焦度不變 D.通過兩面曲率調(diào)節(jié)保持場曲為019正畸變又稱 ( C )。A.桶形畸變 B.錐形畸變 C.枕形畸變 D.梯形畸變 20按照瑞利判斷，顯微鏡的分辨率公式為 ( B )。A. B. C. D. 二、填空題（本大題11小題。每空1分，共20 分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。21.當(dāng)孔徑光闌設(shè)置在球面反射鏡的球心時，七種幾何像差中可以自動消除的是 慧差 、 像散 和 畸變 。22. 僅具有初級球差的光束結(jié)構(gòu)是 圓 形的，僅具有初級彗差時的光束結(jié)構(gòu)是 彗星 狀的。23.球差用賽得和數(shù)表達(dá)的形式是 。24.細(xì)光束的子午場曲與細(xì)光束弧矢場曲的差

32、稱為 細(xì)光束像散 。25.初級色差分為 位置色差 和 倍率色差 兩種。26.若某像差與光闌的位置有關(guān)，則表明該像差與 視場 有關(guān)，若某像差與光闌的大小有關(guān)則表明該像差與 孔徑 有關(guān)。27.已知物距，正透鏡厚度，設(shè)物體位于第一面球心，則齊明透鏡的兩個半徑分別為 -20mm ， -13.26mm或-13.257mm ，像距 -33.36mm或-33.3586mm 。28.厚透鏡的光焦度公式為29.不暈透鏡又稱 齊明透鏡，是利用透鏡的無 球差 點(diǎn)制成的。30.通常情況下，應(yīng)在光學(xué)系統(tǒng)的 邊緣 帶校正球差，在 0.707 帶校正位置色差。31.對于小視場大孔徑光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)主要考慮球差、正弦差和 位置色

33、差 。三、名詞解釋（本大題共5 小題。每小題2 分，共 10 分）32調(diào)制傳遞函數(shù)：由于光學(xué)系統(tǒng)像差及衍射等原因，會造成像的對比度低于物的對比度。將像的對比度與物的對比度的比值，稱之為調(diào)制傳遞函數(shù)。 33賽得和數(shù)：賽得推導(dǎo)出僅有五種獨(dú)立的初級像差，即以和數(shù)、分別表示初級球差、初級彗差、初級像散、初級場曲、初級畸變，統(tǒng)稱為賽得和數(shù)。34出瞳距：光學(xué)系統(tǒng)最后一個面頂點(diǎn)到系統(tǒng)出瞳之間的距離，稱為出瞳距。 35. 像差容限：根據(jù)瑞利判斷，當(dāng)系統(tǒng)的最大波像差小于時，認(rèn)為系統(tǒng)像質(zhì)是完善的，當(dāng)系統(tǒng)滿足這一要求時，各像差的最大允許值稱為像差容限，又稱像差允限。36復(fù)消色物鏡： 校正了系統(tǒng)二級光譜的物鏡，稱為復(fù)

34、消色物鏡四、簡答題（本大題共 6 小題。每小題 5 分，共30 分）37簡述瑞利判斷和斯托列爾準(zhǔn)則，二者有什么關(guān)系？ 瑞利判斷：實(shí)際波面與參考球面波之間的最大波像差不超過時，此波面可看作是無缺陷的。斯托列爾準(zhǔn)則：成像衍射斑中心亮度和不存在像差時衍射斑中心亮度之比時，認(rèn)為光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量是完善的。這兩個準(zhǔn)則是相互一致的，當(dāng)最大波像差為時，值剛好約等于0.838完全對稱式系統(tǒng)，當(dāng)時，垂軸像差與沿軸像差有何特性？ 垂軸像差可以得到自動校正，即彗差、畸變和倍率色差均為零；而沿軸像差為系統(tǒng)半部像差的2倍，如球差、像散、場曲和位置色差39球面反射鏡的焦距與半徑有何關(guān)系？平行光入射時的球差值是多少？ 焦距

35、與半徑的關(guān)系為：，即焦距為球面反射鏡半徑的1/2。以平行光入射時的球差值是 。 40. ZEMAX優(yōu)化函數(shù)中操作數(shù)EFFL代表什么意義？它是什么的縮寫？ 代表有效焦距，是Effective Focal Length的縮寫。41. 單個折射球面的無球差（不暈）點(diǎn)有哪些？其位置如何？ 無球差共軛點(diǎn)共有三對：1）球心處，；2）頂點(diǎn)處，；3）物距，像距。42. 密接雙薄透鏡系統(tǒng)，光焦度已知，若要消位置色差，試確定其光焦度分配？對于薄透鏡組，由于單薄透鏡的初級位置色差系數(shù)，所以有兩方程聯(lián)立，得兩薄透鏡的光焦度分配為，五、綜合應(yīng)用題（本大題共 2 小題。每小題10 分，共20分）43.一雙膠合望遠(yuǎn)物鏡，其

36、正負(fù)透鏡采用的玻璃分別為K9（1.5163，64.1）和ZF2（1.6727，32.25）。通過對各色光的光線追跡，得到有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：試根據(jù)以下表格，求解：1）色球差=？2）二級光譜=？3）若系統(tǒng)僅包含初級球差和二級球差，試計算0.3帶孔徑處的高級球差。00.7071.0097.04497.03497.03897.02597.03497.09897.00997.03097.004 1）色球差=(97.098-97.025)-(97.038-97.044)=(0.073+0.006)mm=0.079mm2) 二級光譜=97.034-97.030=0.004mm3) ，已知，代入球差表達(dá)式，

37、得；當(dāng)時，得0.3帶孔徑處高級球差為44. 一雙分離薄透鏡系統(tǒng)，其主光線與高斯像面交點(diǎn)的高度為9.82mm，相對畸變值為3%，試求理想像高。，已知，可得光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(五)一、單項(xiàng)選擇題（本大題共 20小題。每小題 1 分，共 20 分） 在每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是正確的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。1對于密接雙薄透鏡系統(tǒng)，要消除二級光譜，兩透鏡介質(zhì)應(yīng)滿足 ( B )。 A.相對色散相同，阿貝常數(shù)相差較小 B.相對色散相同，阿貝常數(shù)相差較大C.相對色散相差較大，阿貝常數(shù)相同 D.相對色散相差較小，阿貝常數(shù)相同2對于球面反射鏡，其初級球差表達(dá)公式為 ( A )。

38、 A. B. C. D. 3下列光學(xué)系統(tǒng)中屬于大視場大孔徑的光學(xué)系統(tǒng)是 ( D )。 A.顯微物鏡 B.望遠(yuǎn)物鏡 C.目鏡 D. 照相物鏡4場曲之差稱為 ( C )。 A.球差 B. 彗差C. 像散 D. 色差5初級球差與視場無關(guān)，與孔徑的平方成 ( A )。A.正比關(guān)系 B.反比關(guān)系 C.倒數(shù)關(guān)系 D.相反數(shù)關(guān)系6下面各像差中能在像面上產(chǎn)生彩色彌散斑的像差有( D )。 A.球差 B.場曲 C.畸變 D.倍率色差 7不會影響成像清晰度的像差是 ( C )。 A.二級光譜 B.彗差 C.畸變 D.像散8下列光學(xué)系統(tǒng)中屬于大視場小孔徑的光學(xué)系統(tǒng)是 ( C )。 A.顯微物鏡 B.望遠(yuǎn)物鏡 C.目

39、鏡 D. 照相物鏡9正弦差屬于小視場的 ( B )。 A.球差 B. 彗差C. 畸變 D. 色差10初級子午彗差和初級弧矢彗差之間的比值為 ( A )。 A.3：1 B.4：1 C.5：1 D.2：111光闌與相接觸的薄透鏡重合時，能夠自動校正 ( A )。 A.畸變 B.場曲 C.球差 D.二級光譜12在子午像差特性曲線中，坐標(biāo)中心為，如位于該點(diǎn)左側(cè)，則畸變值為 ( A )。A.正值 B.負(fù)值 C.零 D.無法判斷13厚透鏡之所以在校正場曲方面有著較為重要的應(yīng)用，是因?yàn)?( B )。A.通過改變厚度保持場曲為零 B.通過兩面曲率調(diào)節(jié)保持光焦度不變C.通過改變厚度保持光焦度不變 D.通過兩面曲

40、率調(diào)節(jié)保持場曲為014正畸變又稱 ( C )。A.桶形畸變 B.錐形畸變 C.枕形畸變 D.梯形畸變 15按照瑞利判斷，顯微鏡的分辨率公式為 ( B )。A. B. C. D. 16與弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( A )。 A.子午平面 B.高斯像面 C.離焦平面 D.主平面17下列軟件中，如今較為常用的光學(xué)設(shè)計軟件是 (C )。 A.abr軟件 B.OPD88軟件 C.ZEMAX軟件 D.AutoCAD軟件18光學(xué)傳遞函數(shù)的橫坐標(biāo)是 ( B )。 A.波長數(shù) B.線對數(shù)/毫米 C.傳遞函數(shù)值 D.長度單位19星點(diǎn)法檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的缺陷是 ( B )。A.不方便進(jìn)行，步驟復(fù)雜 B.屬主

41、觀檢驗(yàn)方法，不能量化C.屬客觀檢測方法，但精度低 D.計算復(fù)雜，應(yīng)用不便 20波像差就是實(shí)際波面與理想波面之間的 ( A )。 A.光程差 B.幾何像差 C.離焦量 D.距離差二、填空題（本大題11小題。每空1分，共20 分）請在每小題的空格中填上正確答案。錯填、不填均無分。21.物體位于無窮遠(yuǎn)，則對于同一光焦度薄透鏡而言，阿貝常數(shù)值越大，色差越 小 。22.對于激光光學(xué)系統(tǒng)，不需要校正的像差是 色差 ；對于反射鏡系統(tǒng)，不需要校正的像差是 色差 ；對于平行平板，不需要校正的像差是 場曲 。23.螢石在校正二級光譜方面有著非常重要的應(yīng)用，其參數(shù)為，則其阿貝常數(shù)為 95.56 。24.單個折射球面

42、的三對無球差點(diǎn)位置是 球心處 、 頂點(diǎn)處 、 齊明點(diǎn)處 。25.在表示畸變時，通常采用相對畸變，其表達(dá)公式為 。26.一雙膠合薄透鏡組，若，則 0 。27.在軸外像差特性曲線中，若一圓滑曲線關(guān)于軸完全對稱，則系統(tǒng)的細(xì)光束子午場曲 0 。28.只含初級和二級球差的望遠(yuǎn)物鏡，校正球差后，使邊緣光球差，其邊緣帶高級球差為0.5mm，則 -0.125 ，為使波像差最小，離焦后其最佳像面應(yīng)位于理想像點(diǎn) 前 側(cè) 0.09375 毫米處。29.反射棱鏡處于會聚光路中，除 場曲 ，其它像差均存在。30.通常情況下，應(yīng)在光學(xué)系統(tǒng)的 邊緣 帶校正球差，在0.707 帶校正位置色差。31.完全對稱式光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)時，

43、可以消除的像差有 彗差 、 畸變 、 倍率色差 。三、名詞解釋（本大題共5 小題。每小題2 分，共 10 分）32像差：像差：實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成的像和近軸區(qū)所成的像之間的差異稱為像差33二級光譜：二級光譜：如果光學(xué)系統(tǒng)已對兩種色光校正了位置色差，這兩種色光的公共像點(diǎn)相對于第三種色光的像點(diǎn)位置仍有差異，該差異稱為二級光譜34焦深：由于實(shí)際像點(diǎn)在高斯像點(diǎn)前后范圍以內(nèi)，波像差不超過1/4波長，故把定義為焦深，即。 35. 正弦差：正弦差是軸外小視場成像的寬光束的不對稱性的量度，其表達(dá)公式為。復(fù)消色物鏡：校正了系統(tǒng)二級光譜的物鏡，稱為復(fù)消色物鏡。 36復(fù)消色物鏡： 四、簡答題（本大題共 6 小題。每小題

44、 5 分，共30 分）37簡述瑞利判斷和斯托列爾準(zhǔn)則，二者有什么關(guān)系？瑞利判斷：實(shí)際波面與參考球面波之間的最大波像差不超過時，此波面可看作是無缺陷的。斯托列爾準(zhǔn)則：成像衍射斑中心亮度和不存在像差時衍射斑中心亮度之比時，認(rèn)為光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量是完善的。這兩個準(zhǔn)則是相互一致的，當(dāng)最大波像差為時，值剛好約等于0.838完全對稱式系統(tǒng)，當(dāng)時，垂軸像差與沿軸像差有何特性？答：垂軸像差可以得到自動校正，即彗差、畸變和倍率色差均為零；而沿軸像差為系統(tǒng)半部像差的2倍，如球差、像散、場曲和位置色差。39消像差譜線的選擇有何原則？應(yīng)對接收器最敏感的譜線消單色像差，對接收器能接受的波段范圍兩邊緣附近的譜線校正色差。

45、40. 一物體的峰-谷比（peak to valley）是，問是否滿足Rayleigh條件？滿足Rayleigh條件，因?yàn)楦鶕?jù)Rayleigh判斷，實(shí)際波面和參考波面之間的最大波像差(峰谷比)不超過0.25時，此波面可看作是無缺陷的成像質(zhì)量較好41. 近視眼應(yīng)佩戴何種透鏡加以矯正？為什么？應(yīng)佩戴凹透鏡加以矯正，使光線經(jīng)過水晶體后發(fā)散，重新匯聚到視網(wǎng)膜上。評分標(biāo)準(zhǔn)：42. 密接雙薄透鏡系統(tǒng)，光焦度已知，若要消位置色差，試確定其光焦度分配？對于薄透鏡組，由于單薄透鏡的初級位置色差系數(shù)，所以有兩方程聯(lián)立，得兩薄透鏡的光焦度分配為，五、綜合應(yīng)用題（本大題共 2 小題。每小題10 分，共20分）43.

46、一雙分離薄透鏡系統(tǒng)，其主光線與高斯像面交點(diǎn)的高度為9.82mm，相對畸變值為3%，試求理想像高。，已知，可得44. 設(shè)計一齊明透鏡，第一面曲率半徑，物點(diǎn)位于第一面曲率中心處，第二球面滿足啟明條件，若該透鏡厚度，折射率，該透鏡位于空氣中，求（1）該透鏡第二面的曲率半徑；根據(jù)題意得，物點(diǎn)發(fā)出光線經(jīng)第一面后按直線傳播，相對于第二面，其物距，根據(jù)齊明條件，可得（2）該啟明透鏡的垂軸放大率。）由垂軸放大率公式，得，則該透鏡的垂軸放大率1、 阿貝爾數(shù)用來表示什么？表示透明物質(zhì)色散能力的反比例指數(shù)，數(shù)值越小色散現(xiàn)象越厲害。2、 薄透鏡焦距與光焦度的關(guān)系？薄透鏡焦距的反比就是光焦度。3、 球差以及產(chǎn)生的原因？

47、 球差是軸上點(diǎn)的單色相差，原因：由于透鏡的球形表面造成的。4、 1/L-1/L=1/F計算題5、 光學(xué)系統(tǒng)的特性參數(shù)？孔徑，波長，視場？6、 消彗差，彗差為0有哪幾種情況？當(dāng)光闌位于球心出時,彗差為零滿足齊明條件時，不產(chǎn)生彗差采用對稱式結(jié)構(gòu)可消除或減少彗差。7、 子午平面，弧矢平面的概念？子午平面(tangential plane)：包含物點(diǎn)和光軸的平面稱子午平面弧矢面(sagittal surface)：包含主光線并與子午平面垂直的平面稱弧矢面8、 視場小時，哪幾種像差？哪幾種幾何像差？大時，幾種像差？小：位置色差 正弦差 球差大：場曲 像散 畸變 彗差9、 理解幾種像差所產(chǎn)生的彌散斑？球差

48、產(chǎn)生：單色彌散圓斑，位置色差產(chǎn)生：彩色彌散圓斑，彗差、像散、場曲、倍率色差、畸變產(chǎn)生形狀復(fù)雜的彌散斑。光學(xué)元件產(chǎn)生幾何像差，反射鏡不會，透鏡會，為什么？10、 什么是像差？像與像的差別像差：實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)所成的像和近軸區(qū)域所成的像的差異。11、 前光線，后光線，上光線，下光線？上光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶上邊緣的光線稱某孔徑帶的上光線下光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶下邊緣的光線稱某孔徑帶的下光線前光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶前邊緣的光線稱某孔徑帶的前光線后光線：軸外點(diǎn)發(fā)出通過某孔徑帶后邊緣的光線稱某孔徑帶的后光線12、 單個折射球面有哪幾個位置無球差？答：三個位置，頂點(diǎn)，球心，不暈點(diǎn)（齊明點(diǎn)）。軸上點(diǎn)的像差（兩個）球差、位置色差，周外點(diǎn)的像差（五個）彗差、畸變、像散、場曲、倍率色差，哪些是成彌散斑的？彗差、球差、位置色差、倍率色差、畸變、像散、場曲?；兪侵鞴饩€像差，不會影響像的清晰度。13、 一雙膠合薄透鏡組，第一賽得和數(shù)為0，求第二賽得和數(shù)等于多少？ 014、 什么是漸暈？軸外點(diǎn)發(fā)出并充滿入瞳的光束會受到遠(yuǎn)離孔闌的透鏡的通光孔徑的限制，被部分遮攔而不能全部通過光學(xué)系統(tǒng),這種現(xiàn)象叫做光學(xué)系統(tǒng)的”漸暈”.15、 七種幾何像差哪些與孔徑有關(guān)，哪些與視場有關(guān)？哪些既與孔徑又與視場有關(guān)？與孔徑有關(guān)：球差、彗差與視場有關(guān)：彗差，像散既與孔徑又與視場有關(guān)：彗差16、 光學(xué)系統(tǒng)有哪些特性參數(shù)