應用光學習題及答案

1、考試試題紙（A卷）課程名稱題號題分備注:學生不得在試題紙上答題(含填空題、選擇題等客觀題應用光學四五六七專業(yè)班級八九十總分一二三一、選擇題（每題1分，共5分）1發(fā)生全反射現(xiàn)象的必要前提是：A)光線由光疏介質到光密介質傳播B)光線由光密介質到光疏介質傳播C)光線在均勻介質中傳播D)以上情況都可能產生2周視照相機可以拍攝大視場景物，其利用的：A)節(jié)點的性質B)主點的性質C)焦點的性質D)以上答案都正確3在望遠鏡的視度調節(jié)中，為適應近視人群，應采取的是：A)使物鏡遠離目鏡B)使目鏡遠離物鏡C)使目鏡靠近物鏡D)應同時調節(jié)物鏡和目鏡4棱鏡系統(tǒng)中加入屋脊面，其作用是：A改變光軸的方向B)改變主截面內像的

2、方向C)改變垂軸于主截面方向上像的方向D)以上都正確5光學系統(tǒng)中場鏡的作用是：A)改變成像光束的位置B)減小目鏡的尺寸C)不改變像的成像性質D)以上都正確二、填空題（每題2分，共10分）1顯微鏡中的光學筒長指的是（2光學系統(tǒng)中像方頂截距是（3用波像差評價系統(tǒng)成像質量的瑞利準則是（4望遠系統(tǒng)中物鏡的相對孔徑是（5棱鏡的轉動定理是（三、簡答題（共20分）1什么叫孔徑光闌？它和入瞳和出瞳的關系是什么？（4分）2什么叫視場光闌？它和入窗和出窗的關系是什么？（4分）3幾何像差主要包括哪幾種？（4分）4.什么叫遠心光路？其光路特點是什么？（4分）5.照相機中F數(shù)是什么意思？光圈指的是什么？（4分）四、分析

3、作圖題（共25分）1.已知正光組的F和F，求軸上點A的像，要求用五種方法。（8分）2.已知透鏡的焦距公式為f'=nr1n1n1，l'H=f'd，lH=f'd，nrnrrd12(n1)n(11)+(n1)r2r2分析雙凹透鏡的基點位置，并畫出FFL、BFL和EFL的位置。（9分）3.判斷下列系統(tǒng)的成像方向，并畫出光路走向（8分）（a）五、計算題（共35分）（b）1由已知f1=50mm，f2=150mm的兩個薄透鏡組成的光學系統(tǒng)，對一實物成一放大4倍的實像，并且第一透鏡的放大率1=2，試求：1.兩透鏡的間隔；2.物像之間的距離；3.保持物面位置不變，移動第一透鏡至何

4、處時，仍能在原像面位置得到物體的清晰像？與此相應的垂鈾放大率為多大?（15分）2.已知一光學系統(tǒng)由三個零件組成，透鏡1：f1=f1=100，口徑D1=40；透鏡2：f2=f2=120，口徑D2=30，它和透鏡1之間的距離為d1=20；光闌3口徑為20mm，它和透鏡2之間的距離d2=30。物點A的位置L1=200，試確定該光組中，哪一個光孔是孔徑光闌，哪一個是視場光闌？（20分）×試題標準答案及評分標準用紙一、選擇題（每題2分，共10分）1B；2A；3C；4C；5D二、填空題（每題2分，共10分）（A卷）到目鏡物鏡焦點F1物鏡的像方焦點F物目之間的距離表示，是系統(tǒng)最后一個面的頂點到像方

5、焦點之間的距離2又叫后截距，用lF3一般認為最大波像差小于四分之一波長，則系統(tǒng)質量和理想光學系統(tǒng)沒有顯著差別之比4入瞳直徑D和物鏡焦距f物f物n15假設物空間不動，棱鏡繞P轉，則像空間先繞P轉(1)，后繞P轉三、簡答題（每題4分，共20分）1限制進入光學系統(tǒng)的成像光束口徑的光闌叫空徑光闌。把孔徑光闌在物空間的共軛像稱為入瞳，空徑光闌在系統(tǒng)像空間所成的像稱為出瞳，入瞳和出瞳是物和像的對應關系。2限制成像范圍的光闌叫視場光闌。視場光闌在物空間的像稱為入射窗，在像空間所成的像稱為出射窗。3主要有七種：球差、彗差(正弦差)、像散、場曲、畸變、位置色差、倍率色差。4物方遠心光路和像方遠心光路統(tǒng)稱為遠心光

6、路。特點：物方遠心光路中的入射光束的主光線都和光軸平行，像方遠心光路中出射光束的主光線都和光軸平行。5F數(shù)指的是物鏡的相對孔徑的倒數(shù)四、分析作圖題（共25分）1如圖：f，F(xiàn)數(shù)又稱為光圈。和lH，分析后可得：lH<0，lH>0，其基點位置：2可知：r1<0，r2>0，d為任意值，把f的表達式代入lH3.(a)(b)五、計算題（共35分）1解：1）因為：=12；=4；1=2；所以得：22由牛頓公式：1x1f1=f11f1=50(2)×50=150所以：l1=f1+x1l1=l11=2=75=(12)f2=(12)×(150)=150同理：l2l2=l22

7、=75可得：d=l1l2=75+d=75+150+75=3002）L=l1+l23）即保持共軛距L1不變l1=150+75=225第一透鏡的共軛距：L1=l1l1=150l=751又：=，可得：和l=1501l1=75l此時：=11=；=×2=112解：1）由于透鏡1的前面沒有任何光組，所以它本身就是在物空間的像。2）先求透鏡2被透鏡1所成的像。也就是已知像求物利用高斯公式：111111；可得：=l1'l1f1'20l1100求得：l1=25mm；=y'l1'2015=0.8；y=18.75mmyl1250.83）求光闌3被前面光組所成的像。a.先求光

8、闌3被透鏡2所成的像因為l2=30mm，利用高斯公式得：111；解得：l2=40mm=30l2120又：y2=D3/2=10mm，y2對透鏡1來說是像，故y1'=y2=13.33mm因為l2=l1'd1，所以：l1'=l2+d1=40+20=60mm2=y2'l2'30=0.75y2=y2'2=100.75=13.33mmb.再對透鏡1求此y2l240像所對應的物，仍利用高斯公式：111；得：l1=150mm=60l11001=y1'l1'60y'13.33=0.4；y1=1=33.33mm；D3'=2y1=66.66mm4）物點A對光闌D1的張角：y1l115010.4D12018.7533.33=0.1對D2的張角：tgu2=0.0833對光闌D3的張角：tgu3=0.0952可見u2200200225350tgu1=為最小，說明光闌像D2