應用光學習題及答案

1、武漢理工大學考試試題紙（A 卷）課程名稱應用光學專業(yè)班級050103題號 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十總分題分備注: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(chǎn)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

2、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

3、路？其光路特點是什么？（4 分）四、分析作圖題（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 ' =nr1， l ' H = - f 'n -1d ， l H= - f 'n -1d ，érd ùnrnr( n - 1 ) ê n( 1-1) + ( n -1)ú12ër2r2 û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）（b）五、計算題

4、（共 35 分）1由已知 f1¢= 50mm ， f 2¢ = -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 b1 = -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： f 2¢ = - f 2 =120 ，口徑 D2 = 30 ，它和透鏡 1 之間的距離為 d

5、1 = 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）武漢理工大學教務處試題標準答案及評分標準用紙課程名稱：應用光學（A 卷）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）1物鏡的像方焦點 F ¢ 到目鏡物鏡焦點 F 之間的距離物目2又叫后截距，用 lF¢ 表示，是系統(tǒng)最后一個面的頂點到像方焦點之間的距離3一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

6、差別4入瞳直徑 D 和物鏡焦距 f ¢ 之比 D f ¢物物5假設物空間不動，棱鏡繞 P 轉 ，則像空間先繞 P轉 ( -1)n-1q ，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)稱為遠心光路。特點：物方遠心光路中的入

7、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) f ¢ D ，F(xiàn) 數(shù)又稱為光圈。四、分析作圖題（共 25 分）1如圖：2可知：r1 < 0，r2 > 0，d 為任意值，把 f ¢ 的表達式代入 lH¢ 和 lH ，分析后可得： lH¢ < 0 ， lH > 0 ，其基點位置：3. (a)(b)五、計算題（共 35 分）1解：1）因為：b = b1 b 2；b = 4；b1 = -2；所以得：b22由牛頓公式：b1x1¢ f1¢所以：l1¢ =

8、 f1¢ + x1¢ = f1¢ - b1 f1¢= 50 - ( -2) ´ 50 =150 l1 = l1¢ b1 = 150 -2 = -75同理：l2¢ = (1 - b2 ) f2¢ = (1 - 2) ´ ( -150) =150 l2 = l2¢ b2 = 150 2 = 75可得：d = l1¢ - l2 = 752） L = -l1 + l2¢ + d = 75 + 150 + 75 = 3003）即保持共軛距 L1 不變第一透鏡的共軛距： L1 = l1¢ - l1 = 150 + 75 = 225ìl = -75ìl*1 = -150又： 1-1= 1，可得：í1ï和 íl ¢l50îl1¢ = 150ï