工程光學(xué)-問(wèn)答題整理(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上幾何光學(xué)1 幾何光學(xué)的基本定律答：直線傳播定律和這反射定律：直線傳播定律：光線在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。反射定律：反射光線位于入射面內(nèi)，反射角等于入射角。折射定律：折射光線位于入射面內(nèi)，入射角和折射角正弦之比為常數(shù)。馬呂斯定律：假定一束光線為某一曲面的法線匯，這些光線經(jīng)過(guò)任意次折射、反射后，該光束的全部光線仍與另一曲面垂直，構(gòu)成一新的法線匯，并且位于這兩個(gè)曲面之間的所有光線的光程相等。費(fèi)馬定律：實(shí)際光線傳播時(shí)沿著光程的極值的路線傳播。2 什么叫做“理想光學(xué)系統(tǒng)”？共軸理想光學(xué)系統(tǒng)還有哪些性質(zhì)？答：能產(chǎn)生清晰的、與物貌完全相似的像的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)是由、及等多種光學(xué)

2、元件按一定次序組合成的整體。曲率中心在同一直線上的兩個(gè)或兩個(gè)以上折射（或反射）球面組成的光學(xué)系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)。性質(zhì)：（1）光學(xué)系統(tǒng)物方一個(gè)點(diǎn)（物點(diǎn)）對(duì)應(yīng)像方一個(gè)點(diǎn)（像點(diǎn)）。（2）物方每條直線對(duì)應(yīng)像方的一條直線，稱共軛線；物方每個(gè)平面對(duì)應(yīng)像方的一個(gè)平面，稱為共軛面。（3）主光軸上任一點(diǎn)的共軛點(diǎn)仍在主光軸上。（4）對(duì)垂直于主光軸的共軛平面，橫向放大率（見凸透鏡）為常量。3 什么叫“孔徑光闌”，什么叫“視場(chǎng)光闌”。答：所有的光孔成像到第一個(gè)光孔的物空間，對(duì)軸上物點(diǎn)張角最小的那個(gè)光孔“像”所共軛的光孔就是孔徑光闌。限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)中成像光束口徑的光闌為“孔徑光闌”。在實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)中，不僅物面上每一

3、點(diǎn)發(fā)出并進(jìn)入系統(tǒng)參與成像的光束寬度是有限的，而且能夠清晰成像的物面大小也是有限的。把能清晰成像的這個(gè)物面范圍稱為光學(xué)系統(tǒng)的物方視場(chǎng)，相應(yīng)的像面范圍稱為像方視場(chǎng)，事實(shí)上，這個(gè)清晰成像的范圍也是光學(xué)設(shè)計(jì)者根據(jù)儀器性能要求主動(dòng)地限定的，限定的辦法通常是在物面上或在像面上安放一個(gè)中間開孔的光闌。光闌孔的大小就限定了物面或像面的大小，即限定了光學(xué)系統(tǒng)的成像范圍。這個(gè)限制成像范圍的光闌稱為“視場(chǎng)光闌”。4 什么叫“光亮度”，什么叫光出射度？?jī)烧呙枋龅陌l(fā)光特性有什么不同？答：光源表面的某一點(diǎn)面元在一給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度與該面元在垂直于該方向的平面上的正射投影面積之比稱為“光亮度”。 光出射度：它是指光源上每

4、單位面積向半個(gè)空間（2球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量光亮度是指一個(gè)表面的明亮程度， 即從一個(gè)表面反射出來(lái)的光通量。光出射度在數(shù)值上等于通過(guò)單位面積所傳送的光通量。5 什么叫場(chǎng)鏡？它的作用是什么？答：工作在物鏡焦面附近的透鏡稱為場(chǎng)鏡。它是在不改變光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)特性的前提下，改變成像光束位置場(chǎng)鏡的作用是用來(lái)降低主光線在后面系統(tǒng)中的投射高度。1、提高邊緣光束入射到探測(cè)器的能力； 2、在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中，附加場(chǎng)鏡將減少探測(cè)器的面積；如果使用同樣的探測(cè)器面積，可擴(kuò)大視場(chǎng)，增加入射的通量； 3、使探測(cè)器光敏面上的非均勻光照得以均勻化。6 什么叫全反射現(xiàn)象？滿足全反射現(xiàn)象的條件？答：光由光密（即光在此介質(zhì)中的折射率

5、大的）媒質(zhì)射到光疏（即光在此介質(zhì)中折射率小的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。條件：光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；入射角大于臨界角。7 什么叫物方遠(yuǎn)心光路？什么叫像方遠(yuǎn)心光路？他們分別有什么作用？答：孔徑光闌位于物鏡物方焦面，入瞳位于無(wú)窮遠(yuǎn)，軸外點(diǎn)主光線平行于光軸，這樣的光路被稱作“物方遠(yuǎn)心光路”。 主要用于測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)?？讖焦怅@位于物鏡物方焦面，出射光束的主光線平行于光軸，出瞳位于無(wú)限遠(yuǎn)，這樣的光路稱為“像方遠(yuǎn)心光路”。8 什么是景深，照相物鏡的景深與什么有關(guān)？答：能在像面上獲得清晰像的物空間的深度是系統(tǒng)的景深。照相物鏡的景深與相對(duì)孔徑成反比，相對(duì)孔徑越大景深越小。在光圈相同時(shí)，景深

6、與焦距的平方成反比，焦距越小景深越大。9 什么叫“畸變”？它與什么因素有關(guān)？答：軸外點(diǎn)的寬光束和細(xì)光束都有像差存在，即使只有主光線通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)，由于球差影響，它不能和第二近軸光一致，主光線和高斯像面焦點(diǎn)的高度不等于理想像高，其差別就是系統(tǒng)的畸變。 10 光學(xué)系統(tǒng)中光能的損失包括哪些部分？通常采用什么方法減少發(fā)射損失？答：光學(xué)系統(tǒng)中光能的損失主要有：光束在光學(xué)零件表面的反射損失、光束通過(guò)介質(zhì)時(shí)的吸收損失、散射等，所有能損失的能量大部分是由反射和吸收造成的。 為了減少光學(xué)零件的反射損失可以在光學(xué)零件表面鍍?cè)鐾改ぁ?1 什么是相對(duì)折射率，什么是絕對(duì)折射率？答：光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2發(fā)生折射時(shí)，入射角i

7、與折射角r的正弦之比n21叫做介質(zhì)2相對(duì)介質(zhì)1的折射率絕對(duì)折射率是光從真空射入介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，入射角i與折射角r的正弦之比n。12 什么是望遠(yuǎn)鏡的有效放大率答：符合儀器的視角分辨率和衍射分辨率相等的視放大率為望遠(yuǎn)鏡的有效放大率。13 什么是雙膠合物鏡，其優(yōu)點(diǎn)。答：雙膠合物鏡是一種常用的簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)物鏡，由一個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡膠合而成。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，光能損失小，合適的選擇可以矯正球差、彗差、軸向色差。14 開普勒望遠(yuǎn)鏡與伽利略望遠(yuǎn)鏡有什么區(qū)別答：開普勒式望遠(yuǎn)鏡，折射式望遠(yuǎn)鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式，但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠(yuǎn)鏡成像是上下左右顛倒的，中間要加入正像系統(tǒng)。伽利略望

8、遠(yuǎn)鏡，是指物鏡是會(huì)聚透鏡而目鏡是發(fā)散透鏡的望遠(yuǎn)鏡。伽利略望遠(yuǎn)鏡成正立的，放大的像，開普勒望遠(yuǎn)鏡成倒立的，放大的像15 什么是光學(xué)系統(tǒng)中的孔徑光闌、入射瞳孔、出射瞳孔？他們之間是什么關(guān)系？答：限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)中成像光束口徑的光闌為“孔徑光闌”?？讖焦怅@在系統(tǒng)像空間所成的像成為出射瞳孔，入瞳和出瞳是物和像的對(duì)應(yīng)關(guān)系。16 顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡均有物鏡、目鏡和分劃板組成，但二者的功能截然不同，說(shuō)出其原因所在答：顯微鏡是用來(lái)觀察微小的物體的，物體在物鏡的焦點(diǎn)處，經(jīng)物鏡成一放大實(shí)像，實(shí)像位于目鏡的物方焦平面上，經(jīng)過(guò)目鏡成像在無(wú)限遠(yuǎn)。望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀察無(wú)限遠(yuǎn)目標(biāo)的儀器，是將無(wú)限遠(yuǎn)的物體成像在目鏡的焦點(diǎn)處。17 試

9、寫出兩種遠(yuǎn)心光路，分別說(shuō)明其特點(diǎn)答：物方遠(yuǎn)心光路和像方遠(yuǎn)心光路統(tǒng)稱為遠(yuǎn)心光路。特點(diǎn)：物方遠(yuǎn)心光路中的入射光束的主光線都和光軸平行；像方遠(yuǎn)心光路中的出射光束的主光線和光軸平行。18 當(dāng)光學(xué)孔徑增大時(shí)，球差和彗差是否變化？當(dāng)視場(chǎng)增大時(shí)球差和彗差是否變化？答：孔徑增大時(shí)，球差增大、彗差增大；視場(chǎng)增大時(shí)，球差不變、彗差增大。19 角放大倍率和視覺(jué)放大倍率的本質(zhì)區(qū)別是什么，望遠(yuǎn)鏡的角放大倍率和視覺(jué)放大倍率有何異同。答：視覺(jué)放大率是用儀器觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高與人眼直接觀察物體時(shí)視網(wǎng)膜上的像高之比；角放大倍率是物方視場(chǎng)角與像方視場(chǎng)角之比。 望遠(yuǎn)鏡中角放大倍率和視覺(jué)放大倍率相等20 什么是瑞利判據(jù)在成像光

10、學(xué)系統(tǒng)中,是衡量分開相鄰兩個(gè)物點(diǎn)的像的能力。由于衍射,系統(tǒng)所成的像不再是理想的幾何點(diǎn)像,而是有一定大小的光斑(愛(ài)里斑),當(dāng)兩個(gè)物點(diǎn)過(guò)于靠近,其像斑重疊在一起,就可能分辨不出是兩個(gè)物點(diǎn)的像,即光學(xué)系統(tǒng)中存在著一個(gè)分辨極限。當(dāng)一個(gè)艾里斑的邊緣與另一個(gè)艾里斑的中心正好重合時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)物點(diǎn)剛好能被人眼或光學(xué)儀器所分辨，這個(gè)判據(jù)稱為瑞利判據(jù)。21 什么是球差，單色光球差的特點(diǎn)。軸上物點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個(gè)圓形彌散斑，這就是球差。一般是以實(shí)際光線在像方與光軸的交點(diǎn)相對(duì)于近軸光線與光軸交點(diǎn)（即高斯像點(diǎn)）的軸向距離來(lái)度量它。對(duì)于單色光

11、而言，球差是軸上點(diǎn)成像時(shí)唯一存在的像差。軸外點(diǎn)成像時(shí)，存在許多種像差，球差只是其中的一種。物理光學(xué)1. 能用太陽(yáng)光作為楊氏干涉的光源嗎？為什么？答：能，在兩個(gè)（或多個(gè)）光波疊加的區(qū)域，某些點(diǎn)的震動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)的震動(dòng)始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強(qiáng)強(qiáng)弱分布的現(xiàn)象，成為光的干涉現(xiàn)象。干涉的條件是：（1）頻率相同；（2）振動(dòng)方向不正交；（3）相位差恒定。白光是由不同顏色的光組成的復(fù)色光，其中各顏色的光滿足楊氏干涉的條件，通過(guò)干涉雙縫后在干涉區(qū)域是彩色條紋分布。2. 白光分別通過(guò)三棱鏡和楊氏雙縫，兩者有何差別答：白光通過(guò)三棱鏡和楊氏雙縫都能觀察到彩色條紋。白光經(jīng)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋是由于三棱鏡

12、的色散，光的折射方向不一致引起的，其條紋是連續(xù)排列的七色光帶，光帶較寬，每種顏色只能出現(xiàn)一次。白光經(jīng)楊氏雙縫，由于雙縫的干涉產(chǎn)生彩色條紋，其條紋中間為一白色亮紋，兩邊為彩色條紋，光帶較窄。3. 有電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值為E的圓偏振光和電場(chǎng)振幅為E的線偏振光，說(shuō)明兩束光強(qiáng)度關(guān)系，并說(shuō)明其原因。答：圓偏振光的強(qiáng)度為線偏振光強(qiáng)度的兩倍。原因：電場(chǎng)為E的圓偏振光可以分解為兩個(gè)相互垂直的方向上電場(chǎng)振幅為E的線偏光，這兩束線偏光的強(qiáng)度相等，且偏振方向互相垂直，不會(huì)發(fā)生干涉，因此圓偏光的強(qiáng)度等于上述兩束線偏光的強(qiáng)度之和，也就是一束線偏振光強(qiáng)度的兩倍。4. 如何鑒別線偏振光、橢圓偏振光、線偏振光。答：讓三束光分別通過(guò)線偏振器后投射到觀察屏上，旋轉(zhuǎn)線偏振器，觀察屏上光強(qiáng)變化，光強(qiáng)有消光現(xiàn)象的為線偏光。光強(qiáng)有變化但沒(méi)有消光現(xiàn)象的味橢圓偏振光，光強(qiáng)沒(méi)有變化的為圓偏振光。5在夫瑯禾費(fèi)單縫衍射中，什么條件下可以不考慮縫長(zhǎng)方向上的衍射，為什么、答：夫瑯禾費(fèi)衍射的衍射條