2014級光學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)解析

1、2014 級光學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)一、填空題i.光的直線傳播定律指出光在同種均勻_介質(zhì)中沿直線傳播。2 全反射的條件是 入射角等于或大于_ ，光從光 光密 介質(zhì)射向光 光疏 介質(zhì)產(chǎn)生全反射。3 .虛物點是發(fā)散光線_的_的交點。4.光學(xué)系統(tǒng)的物方焦點的共軛象點在_像方的無窮遠處，象方焦點的共軛點在 _ 物方的無窮遠處。6 .在符號法則中，反射定律的數(shù)學(xué)式為 _8.幾何光學(xué)的三個基本定律是 _ , _和9 .曲率半徑為 R 的球面鏡的焦距為 _，若將球面鏡浸入折射率為n 的液體內(nèi)，該系統(tǒng)的焦距10 .在符號法則中(光線從左向右入射)規(guī)定：主光軸上的點的距離從_量起，左負右正；軸外物點的距離上正下負；角度

2、以 _ 為始邊，順時針旋轉(zhuǎn)為正，反之為負，且取小于n/2 的角度；在圖上標明距離或角度時，必須用_ 。11 .當物處于主光軸上無窮遠處，入射光線平行于主光軸，得到的象點稱為_，薄透鏡成象的高斯公式12 .主平面是理想光具組的 _ 一對共軛平面；節(jié)點是理想光具組的 _一對共軛點。13 .實象點是 _ 的_ 光束的交點。14 .實物位于凹球面鏡的焦點和曲率中心之間，象的位置在 _與_之間。二、計算題1.利用公式證明位于正薄透鏡物方焦點前一倍焦距的物經(jīng)透鏡所成像為等高倒立實像，并作圖驗證之。2 置于空氣中的玻璃球，折射率為n=1.5,半徑為5某種透明物質(zhì)對于空氣的臨界角為45,該透明物質(zhì)的折射率等于

3、1.417 .通過物方主點的光線，必通過象方_，其橫向放大率為_(1) 物在無窮遠時經(jīng)過玻璃球成像在何處？(2) 物在玻璃球前 2R 處，經(jīng)玻璃球成像在何處？大小如何?7,51 1 2- IF = - jB一-得到；8.11 r1“5?= 一24. 一束平行細光束入射到一半徑r=30mm 折射率 n=1.5 的玻璃球上，求其會聚點的位置。如果在凸面鍍反射膜,倍的虛像，計算并作圖驗證解：(1 放大 4 倍的實像(2)放大四倍虛像(3)縮小四倍實像(4)縮小四倍虛像同理,同理，得到:同理，得到:3 一物體位于半徑為 R 的凹面鏡前何處可分別得到放大4 倍的實像、放大 4 倍的虛像、縮小 4 倍的實

4、像、縮小 4其會聚點應(yīng)在何處？如果在凹面鍍反射膜，則反射光束在玻璃中的會聚點又在何處？反射光束經(jīng)前表面折射后，會 聚點又在何處？說明各會聚點的虛實。解：該題可以應(yīng)用單個折射面的高斯公式來解決,n n n-nr 1 r設(shè)凸面為第一面，凹面為第二面。(1)苴先考慮光束射入玻璃球第一面時的狀態(tài)，使用高斯公由丑,.1 =珥 I $= 1.5 ,= 30 s Hi = 1 , ?! =oc1J 1】h得到=1；= 90mm式：對于第二面，d = 6Qynm 1.- d = 90- 60 =30WJNJ得到：1、= 15wn?會聚點位于第二面后15mm處。（2）將第一面鍍膜，就相當于凸面鏡像位于第二面前1

5、0mm處。（4）在經(jīng)過第一面折射60-10= 50mw 禺=1.5 ,禺=1 , r=30 ,比宀，叫1)hr3得到：厶=75WJ119由一+ = 1=oc得到廠=1111 r人=-lOmm（3） 光線經(jīng)過第一面折射:與物慮實5.人照鏡子時，要想看到自己的全身，問鏡子要多長？人離鏡子的距離有沒有關(guān)系?解；鏡子的高度為1/2人身高，和前后距離無關(guān)。6. 一等邊三角形棱鏡，若入射光線和出射光線對棱鏡對稱，出射光線對入射光線的偏角為40 度，求該棱鏡材料的折射率因為”入射光統(tǒng)和出射光線弔對嚴對稱所以棱輪中的光線必平行于底邊作圉可得Sin50=nSin30n=L5327. 有一正薄透鏡對某一物成倒立的

6、實像，像高為物高的一半，現(xiàn)將物向透鏡移近100mm 成等高實像，求透鏡的焦距。解;AXj2目、=1 x, = 1 008. 一個各向均勻發(fā)光的燈泡， 其光視效能為 15lm/w，發(fā)出的光通過一個距離 130 毫米處口徑為 150 毫米的聚光鏡后，解得:照明 15 米遠處直徑為 2.5 米的圓，假設(shè)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50 勒克斯， 問 聚光鏡的焦距應(yīng)該為多少？燈泡的功率應(yīng)該為多少?9一個 6v15w 的鎢絲燈，已知光效為14lm/w，該燈與一聚光鏡聯(lián)用，燈絲中心對聚光鏡所張的孔徑角燈絲是各向均勻發(fā)光，求 1）燈泡總的光通量及進入聚光鏡的能量；2）求平均發(fā)光強度1

7、）求總的光通量丸：j; = Mnn0 = P# = 145=21）加.IP2）求進入系統(tǒng)的能氫 伽11（?。?網(wǎng)也u s sinU = 0.25眩-點周辭部空砌立體角為?R 護滬訕!卩進入系統(tǒng)的能壘占全1K1.6% = ? = 0 016 x 210 = 3 3 6?m3)發(fā)光強度暑70= 210/477 = 16 7(cd)10.如果要求照明器要照明10 米遠直徑為 2 米的圓面積，要求被照射處的平均照度為50 勒克斯，則照明范圍內(nèi)接受的總光通量為 多少流明？如果燈泡發(fā)出的投射到透鏡上的光束的立體角是 變?yōu)?.02 球面度，試求燈泡的發(fā)光強度和燈泡通過透鏡后在照明區(qū)域的平均發(fā)光強度以及燈泡的

8、功率分別是多少?（采用鎢絲充氣燈泡，其光視效能K=15 流明/瓦）11. 可視為雙余弦輻射體的一平面螺旋狀燈絲，大小為0.4CM*0.5CM，若功率為 200W,發(fā)光效率為 15LM/W,其光亮度為多少？沿?zé)艚z平面法線方向的發(fā)光強度為多少，沿?zé)艚z平面法線夾角為60 度方向的發(fā)光強度為多大？若光源與聚光鏡聯(lián)用，所構(gòu)成的孔徑角為30 度，進入聚光鏡的光通量有多少？12. 桌面 OB 上方有一盞 100W 鎢絲充氣燈泡 P,光源在各方向均勻發(fā)光，燈泡可在垂直桌面方向上下移動，問燈泡離桌面多高時，B 點（OB=1m）處的光照度最大，該光照度等于多少？13. 如圖所示的照明系統(tǒng)，在15m 遠的地方照明直

9、徑為 2.5m 的圓形屏，要求達到屏上達到的平均照度為50lx，聚光鏡的焦距為 150mm，通光直徑為 150mm，假定燈泡選用鎢絲充氣燈，其光視效能K=15 lm/w，求：燈泡的發(fā)光強度及燈泡通過聚光鏡后在照明范圍內(nèi)的平均發(fā)光強度；燈泡的功率和位置。0.25，若設(shè)0.8 球面度，而通過透鏡后光束的立體角在均勻照明的情況下:=EA = 50 xx(l25尸=246加z、1.25-0.075 ere如_0) =-= 0.0783150=4.5。u = -30Qf= 4 sin2- = 4 sin2(2.25) = 0.0195 srQ = 4sin2- = 4 sin2(15) = 0.845“

10、15mtgu = tgu-= -0.0783-150=-0.578=292cdQ 0.845如果燈泡在各方向均勻發(fā)光，則燈泡所發(fā)出的總光通量為=47 = 4 x 292 = 367( Im假楚光視效自融=15加/W,則燈泡的功率為3670O = = 245WeK 15h75燈泡的位置/ = =-= -130 mmtgu0.57814 玻璃棒一端成半球形，其曲率半徑為2cm，將它水平浸入水中（折射率為1.33）,沿軸線方向離球面頂點8cm處的水中有一物體，求象的位置及橫向放大率，并作出光路圖。=246=L26xl04cr7I ST 0.0195,246n n nfn1.51331.51.33雅：

11、/$r*一H2 5r= - 1&也 _nsf_ 1,33x(-18) _-ns L5x(-S)n9 n-rtnrL5x 23-1If-n 7- 1.5-133 _ 0J7L33x2 _ 2,66L5-1.33 (JJ715 .凸透鏡的焦距為 10cm，凹透鏡的焦距為 4cm，兩透鏡相距 12cm，已知高為 1cm 的物體放在凸透鏡左邊 20cm 處，物體先經(jīng)凸透鏡成象再由凹透鏡成象，求象的位置和性質(zhì)，并作出光路圖。16.凸透鏡的焦距為 10cm，在它右方 3 倍的焦距處有一平面反射鏡。已知物在凸透鏡左方20cm 處，求象的位置和性質(zhì)。17 .一薄透鏡 Li置于空氣中，焦距為 10 厘米

12、，實物 AB 正立在透鏡左方 15 厘米處，長為 1 厘米。（1）求物經(jīng) L1后 成象的位置、虛實、正倒和大小。（2）今有兩個透鏡，一個為凸透鏡，一為凹透鏡，焦距均為12 厘米，選用哪個透鏡，把它放在 L1右方什么距離處，才能使物經(jīng)L1和第二透鏡后獲得為原物12 倍的倒立的實象。18.兩個焦距分別為 10cm 和-5cm 的薄透鏡，相距 10cm ,組成共軸系統(tǒng)，高為 3mm 的物體在第一透鏡的左方20cm處，試求物體最后的成象位置及其大小，并作出光路圖。19 .物置于焦距為 10cm 的會聚透鏡前 40cm 處，另一個焦距為 20cm 的會聚透鏡位于第一透鏡后30cm 處，求象的位置、大小、

13、虛實和正倒。20 .有一半徑為 10cm、折射率為 1.5 的玻璃半球，其平面鍍鋁，在球面前 10cm 處有一小物點，試計算和說明成像 的位置和性質(zhì)。=-15.65C7TJ21 .高 1 厘米的物體放在一薄凸透鏡（焦距為 10 厘米）前 20 厘米處，在此透鏡后 10 厘米處放一塊曲率半徑為30厘米的凸面反射鏡，求物體經(jīng)此系統(tǒng)最后所成的象的位置和性質(zhì)。22 .凸透鏡 Li和凹透鏡 L2共軸放置，相距 10cm,凸透鏡的象方焦距為20cm，凹透鏡的物方焦距為 20cm，物體 A位于凸透鏡前方 30cm 處。試確定物體所成的象的位置和性質(zhì)。23 .凸透鏡的焦距為 10cm,在它的右方 12cm 處

14、有一焦距為 4cm 的凹透鏡，已知物在凸透鏡左方20cm 處，求象的位置和性質(zhì)。24 .半徑為 20cm 的薄壁球形金魚缸中心有一條小魚，問（1）缸外觀察者看到小魚的位置在哪里？象的性質(zhì)如何？（2）如小魚在后壁處看到的情況又如何？（n水=1.33）25 .有一半徑為 10cm、折射率為 1.5 的玻璃半球，其平面鍍鋁，在球面前10cm 處有一小物點，試計算和說明成像的位置和性質(zhì)。26 .凹面鏡所成的實象是實物的5 倍，將鏡向物體移動靠近 2cm，象仍是實象，并且是物體的7 倍，求凹面鏡的焦距。三、作圖題要求用直尺、鉛筆1 掌握符號規(guī)則，根據(jù)給定的參數(shù)作出光路圖，在圖中標注各參數(shù)2.已知系統(tǒng)的基

15、點 H、H ,F、F,作出物 AB 的象。3 用作圖法求出物點 S 的象點。(1)r =-30mm,L=100mm, u = -10(2)r = =30mm,L=：100mm, u= -10(3)r = =-40mm,L=-100mm, u = -10L= 200mmA F HH F4.已知系統(tǒng)的基點 H,H； F,F，作出物點 P 的象點。11PF HH F5.已知系統(tǒng)的主點 H, H，和焦點 F, Fx,物點 P 與 F，重合，作出 P 的象點。11PF HH F6.求 AB 光線的共軛光線，并求出節(jié)點的位置。MN 為光學(xué)系統(tǒng)的主軸， H、H和 F、F分別是系統(tǒng)的主點和焦點，作出光線1AB

16、 的出射光線。A8. H 和H為系統(tǒng)的主點，F(xiàn) 和F為系統(tǒng)的焦點，MN 為共軸球面系統(tǒng)的主軸，確定出軸上物點P 的像。M P FHHF9利用色品圖求 M 點的主波長、610nm 補色波長及 550nm 與 490nm 按 2: 1 混合后的顏色。Q.】0, 2 0* 30* 46 $ 0. G 0. 7 0, g四單項選擇題1.玻璃中的氣泡看上去特別明亮，是由于A,光的折射；B,光的反射；C,光的全反射；D,光的散射2 .通過一個厚玻璃觀察一個發(fā)光點，看到發(fā)光點的位置A,移近了；B,移遠了；C,不變；D,不能確定3 凸球面鏡對實物成象的性質(zhì)A,實象都是倒立放大的；B,虛象都是正立縮小的；C,實

17、象都是倒立放大的;D,虛象都是正立放大的4 物象共軛點相對于透鏡的位置有一種規(guī)律A,物、象點必在透鏡的同側(cè)；B,物象點必在透鏡的異側(cè)；C,物象分別在F, F，的同側(cè)；D,物象點分別在 F, F，的異側(cè)5 在焦距為 f 的透鏡光軸上，物點從 3f 移到 2f 處，在移動的過程中，物象點之間的距離A,先減小后增大；B,先增大后減??；C,由小到大；D,由大到小6 凹球面鏡對實物成象的性質(zhì)之一為A,實象都是正立縮小的；B,虛象都是正立放大的；C,實象都是倒立縮小的；D,虛象都是倒立放大的7 實物從離凸透鏡 3f 處沿光軸移動到離透鏡1.5f 處的過程中，象性質(zhì)的變化規(guī)律之一是A,象先正立，后倒立；B,

18、象先倒立，后正立；C.象始終正立；D,象始終倒立8.空氣中，平行光從平面入射到半徑為3cm、折射率為 1.5 的玻璃半球，其象方焦點距離球面頂點為A, 2cm ； B, 4cm ；C, 6cm ； D, 8cm9 .已知薄透鏡的橫向放大率上 2 和象方焦距f=2cm，則象的位置X為A, 4cm ； B, -4cm ； C, 8cm ； D, 0.5cm。10 .放置于焦距為 20cm 的發(fā)散透鏡左側(cè) 80cm 處的物體的象在A,透鏡右側(cè) 16cm ； B,透鏡左側(cè) 16cm 處； C,透鏡右側(cè) 26.7cm ；D,透鏡左側(cè) 26.7cm 處11 .雙凸透鏡的兩曲率半徑均為10cm,折射率為 1

19、.5，若將薄透鏡置于水中（n=1.33）,薄透鏡的光心到鏡心之間的距離等于A, 0；B, 1cm； C, 2cm； D, 3cm。12 .光線從左向右射到透鏡上，s 為物距，S為象距，下列哪種情況屬于虛物成實象A, s0,S0,S0；C, s0,S0； D, s013 .曲率半徑為 10cm 的凸球面鏡，用 s 表示物距，能產(chǎn)生實象的虛物位置范圍為A, s10cm； B, 0s5cm； D, 0sn，透鏡是發(fā)散的；B,若 nn,透鏡是會聚的；C,若nn,透鏡是發(fā)散的；D,雙凹薄透鏡是發(fā)散的，與周圍介質(zhì)無關(guān)17 .當光線從折射率為 ni的光密媒質(zhì)射向折射率為n2的光疏媒質(zhì)時，發(fā)生全反射的臨界角為

20、. nir）2+niarcs inarcsinarctgarctg -A,ni；B,n2；C,ni；D,n218 .平面鏡成象的橫向放大率為A,+i；B,-i；C,0;D,s19 .半徑為 r 的球面鏡，置于折射率為 n 的介質(zhì)中，該光學(xué)系統(tǒng)的焦距為A,2r;B,r/2;C, nr; D, r/2n20 .半徑為 R,折射率為 i.5 的玻璃半球，球面向右，光線從左方入射，其象方焦點距球面頂點的距離為A, 0.5R;B, R;C, i.5R;D, 2R21 .薄透鏡的橫向放大率為A, f/x ; B, x/f;C, -f/x ;D, -x/f22 .將折射率為 ni=1.50 的有機玻璃浸沒在

21、油中，油的折射率為n2=1.10,試向臨界角為.1.10 1.10arcs inarccosA,1.50;B,1.50;C, 1.10/1.50; D, 1.50/1.10n=1.33）,此透鏡（n=1.50）的焦距 f 如何變化?A,不變； B,增加為 1.33 倍； C,增加為 1.5 倍； D,增加為 3.91 倍25 .直徑為 8cm 的長玻璃棒，末端是半徑為 4cm 的半球，玻璃的折射率為 1.50，如果將物體放在棒軸上距末端16cm處，則象的位置為A, 12cm B, 24cmC, -12cmD,26 .由凸面鏡所成的象，相對于物通常是A,倒立虛象；B,縮小的正象；C,倒立實象；D,放大的虛象27. .一物體放在焦距為 8cm 的薄凸透鏡前 12cm 處，現(xiàn)將另一焦距為 6cm 的薄凸透鏡放在第一透鏡右側(cè)30cm 處，則最后象的性質(zhì)為A, 個倒立的實象；B, 個放大的實象；C,成象于無窮遠處；D, 個縮小的實象28 灰色物體對白光中的紅、綠、藍三色光作 _ 的吸收和反射。（D ）A.不等比例B.選擇性C.等量D.等比例29CIE 1964 補充色度學(xué)系統(tǒng)的觀察視場為：（D ）A、2 度 B 4 度C、8 度D、10 度30