工程光學(xué)練習(xí)題

一、簡(jiǎn)答題1、什么是共軸光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)物空間、像空間？2、幾何光學(xué)的基本定律及其內(nèi)容是什么？3、什么是理想像和理想光學(xué)系統(tǒng)。4、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面有哪些？5、如何確立光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)光闌？6、什么是光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌和視場(chǎng)光闌?7、成像光學(xué)系統(tǒng)有哪兩種色差？試說明它們的成因？8、常有非正常眼有哪兩種？如何校訂常有非正常眼？9、瑞利判據(jù)和道威判據(jù)。10、光學(xué)系統(tǒng)極限分辨角為多大？采納什么門路可以提升極限分辨角？11、相速度、群速度。12、等厚干涉、等傾干涉。13、惠更斯—菲涅耳原理14、請(qǐng)分別寫出多縫干涉亮紋和單縫衍射暗紋條件，并由此簡(jiǎn)述光柵缺級(jí)條件。15、常有非正常眼有哪兩種？如何校訂常有非正常眼？二、填空題1、在空氣和折射率為2的介質(zhì)界面上發(fā)生全反射的臨界角是30。2、空氣中，光焦度可表示為11，它表示光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光束匯聚（或發(fā)ff散）的本事。f或f越小，越大。若0f0，光組是匯聚（匯聚或發(fā)散）光組，愈大，匯聚（匯聚或發(fā)散）本事愈大，反之亦然。3、凡1次鏡面反射或奇數(shù)次鏡面反射的像稱為鏡像，物的坐標(biāo)關(guān)系若為右手，則像的坐標(biāo)關(guān)系為左手。4、入瞳孔徑越大，則景深越??；對(duì)準(zhǔn)平面距離越遠(yuǎn)，則景深越大。5、照相機(jī)中的可變光闌起的是孔徑光闌的作用，它限制的是進(jìn)入系統(tǒng)的光的能量。6、單色像差有（寫出此中的三個(gè)）球差,慧差,像散,場(chǎng)曲。.7、望遠(yuǎn)鏡分辨率以能分辨的兩物點(diǎn)對(duì)望遠(yuǎn)鏡的張角表示；照相系統(tǒng)的分辨率以像平面上每毫米能分辨的伴對(duì)數(shù)N表示。8、光波的空間周期是指光波波長(zhǎng)，空間頻率是指波長(zhǎng)的倒數(shù)。9、干涉條紋的可見度定義為K=(IM--Im)/(IM+Im)，當(dāng)兩束相關(guān)光振幅同樣時(shí)，條紋可見度K=1。10、以下列圖，用波長(zhǎng)為的單色光垂直照耀折射率為n2的劈尖薄膜，圖中各部分折射率的關(guān)系為n1n1n2n3。觀察反射光的干涉條紋，從劈尖頂開始n2n3向右數(shù)第6條暗條紋中心所對(duì)應(yīng)的厚度e為11Λ/4n^2。11、在多縫衍射中，跟著狹縫數(shù)量的增添，衍射圖樣有兩個(gè)明顯的變化，即光的能量向主極大的地點(diǎn)集中，亮紋變得更加細(xì)而亮。12、設(shè)計(jì)一光柵，要求：(1)能分辨鈉光譜589nm和589.6nm的第二級(jí)譜線；(2)第二級(jí)譜線的衍射角30o；設(shè)光輝正入射，則光柵總刻痕數(shù)應(yīng)滿足的條件為N>=491；光柵常數(shù)應(yīng)滿足的條件為d>=2.36x10-3（用mm表示）。1、幾何光學(xué)三個(gè)基本定律是：，，。2、空氣中，光焦度可表示為11，它表示光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光束匯聚（或發(fā)ff散）的本事。f或f越小，越大。若0f0，光組是發(fā)散（匯聚或發(fā)散）光組，絕對(duì)值愈大，光組是發(fā)散（匯聚或發(fā)散）本事愈大，.反之亦然。3、凡2次鏡面反射或偶數(shù)次鏡面反射的像稱為一致像，物的坐標(biāo)關(guān)系若為右手，則像的坐標(biāo)關(guān)系為右手。4、入瞳孔徑越小，則景深越大；對(duì)準(zhǔn)平面距離越近，則景深越小。5、照相機(jī)中的底片框起的是視場(chǎng)光闌的作用，它限制的是物象空間成像范圍的大小。6、復(fù)色光成像時(shí)，因?yàn)榻橘|(zhì)的色散性而惹起的不一樣色光之間成像的差異，稱為色差。色差分為軸向色差和垂軸色差7、顯微鏡的分辨率以物平面上能分辨的兩物體間的最?。ㄗ畲?最小）距離表示，照相物鏡的分辨率以像平面上每毫米能分辨的兩物點(diǎn)表示；8、光的波長(zhǎng)表示光擁有空間周期性，波長(zhǎng)的倒數(shù)表示其空間頻率。9、滿足（1）兩束光波頻率同樣、（2）振動(dòng)方向同樣、（3）固定不變的相位差的光稱為相關(guān)光。10、如圖，用波長(zhǎng)的單色光垂直照耀到空氣劈尖上，從反射光中觀察干涉條紋距極點(diǎn)L處是暗條紋。使劈尖角連續(xù)增大，直到該點(diǎn)處再次出現(xiàn)暗條紋為止，則劈尖角的改變量為ΛL/2L。11、平時(shí)的衍射光柵是基于夫瑯和費(fèi)衍射原理進(jìn)行工作的。若按其對(duì)入射光波的調(diào)制作用，光柵可分為：振幅光柵和相位光柵。12、光柵光譜儀作為一種分光儀器，主要性能指標(biāo)有色散本事、.分辨本事和自由光譜范圍。三、作圖題見“應(yīng)用光學(xué)習(xí)題”對(duì)應(yīng)部分。四、計(jì)算題見“應(yīng)用光學(xué)習(xí)題”、“物理光學(xué)習(xí)題”對(duì)應(yīng)部分，及作業(yè)題。這里增補(bǔ)幾個(gè)題。1、已知照相物鏡的焦距f75mm，被攝光景位于（以F點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)）-、10m、-6m、-2m處，試求照相底片應(yīng)分別放在離物鏡的像方焦面多遠(yuǎn)的地方。解：1、解：由牛頓公式xxff得（1）x,x0（2）x10,x0.5625（3）x6,x0.703（4）x2,x2.812、有一正薄透鏡對(duì)某一物成倒立的實(shí)像，像高為物高的一半，今將物面向透鏡移近100mm，則所得像與物同大小，求該正透鏡組的焦距。1、解：由牛頓公式的橫向放大率公式fx得物面挪動(dòng)前后的放大率分別為f112x1f12x2因物面挪動(dòng)前后物距之差為.x2x1100mm所以，正薄透鏡的焦距為ffx1x2100mm3、在楊氏實(shí)驗(yàn)中，兩小孔距離為1mm，觀察屏離小孔的距離為50cm，當(dāng)用一片折射率1.58的透明薄片帖住此中一個(gè)小孔時(shí)發(fā)現(xiàn)屏上的條紋系統(tǒng)挪動(dòng)了0.5cm，試決定試件厚度。解：按題意，此時(shí)兩光束光學(xué)厚度同樣，即n1Lr1r2幾何關(guān)系d2r12D2x2d2r22D2x2d22(r2r1)(r2r1)xdxd2x22r2r12xddx15102mm,r1r2D500Lr2r11021.724102n11.581mm4、雙縫間距為１mm，離觀察屏１m，用鈉燈做光源，它發(fā)出兩種波長(zhǎng)的單色光1=589.0nm和2=589.6nm，問兩種單色光的第10級(jí)這條紋之間的間距是多.少？解：由楊氏雙縫干涉公式，亮條紋時(shí)：xd,m0,1,2mDxmD,m0,1,2d所以，兩種波長(zhǎng)的光的10級(jí)條紋（m=10）地點(diǎn)分別為x1m1D1058910610005.89nm，d1x2m2D10589.610610005.896nmd1所以，條紋間距為xx2x16m5、一塊光柵的寬度為10cm，每毫米內(nèi)有500條逢，光柵后邊擱置的透鏡焦距為500nm。問：它產(chǎn)生的波長(zhǎng)632.8nm的單色光的1級(jí)和2級(jí)譜線的半寬度是多少？解：由題意，光柵常數(shù)和縫數(shù)分別為d12103(mm)500N1005005104由光柵方程sinsin

12

dsinm得1、2級(jí)衍射條紋的衍射角分別為632.80.3164，cos10.9486d210310620.6328，cos20.774d這里的1，2確立了譜線的地點(diǎn)由衍射條紋的半角為，得12

NdcosNdcos51042632.80.94866.67106(rad)1103106Ndcos5104632.80.7748.17106(rad)22103.所以條紋的半寬度分別為dl1fdl2f

3.34103(mm)24.08103(mm)6、用鈉黃光垂直照耀一光柵，它的第三級(jí)光譜恰好分辨開鈉雙線（10.5890m,20.5896m），并測(cè)得10.5890m的第二級(jí)光譜線所對(duì)應(yīng)的衍射角為1.5，第三級(jí)缺級(jí)。試求該光柵的總縫數(shù)N、光柵常數(shù)