作業(yè)參考答案課件

課堂練習(xí)一（第一、二章）一、名詞解釋：物空間、像空間，共軸球面系統(tǒng)，近軸成像條件，垂軸放大率二、多項(xiàng)選擇1、下列各種情況中，經(jīng)光學(xué)元件能完善成象的有＿A、C＿。Ａ.有限大小的物置于平面鏡前Ｂ.平行光射向球面反射鏡Ｃ.旋轉(zhuǎn)橢球面一焦點(diǎn)處放置一點(diǎn)光源Ｄ.有限大小的物置于薄透鏡前２、關(guān)于大Ｌ、?。旃浇M，下列說法中正確的有＿A、C、D＿。Ａ.大Ｌ公式組是嚴(yán)格成立的，?。旃浇M只有在近軸條件下才適用；Ｂ.大Ｌ公式組是推導(dǎo)小ｌ公式組的中間過程，在光學(xué)計(jì)算中無實(shí)際用途；Ｃ.大Ｌ公式組反映實(shí)際光線軌跡情況，小ｌ公式組反映理想成象情況；Ｄ.大Ｌ公式組多用于象差計(jì)算和分析，?。旃浇M多用于求理想象情況。３、下列各情況中，確切滿足近軸成象條件的光線有＿B＿。Ａ.有限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)發(fā)出的細(xì)光束光線Ｂ.近軸物點(diǎn)發(fā)出的小孔徑角光線Ｃ.無限遠(yuǎn)軸上物點(diǎn)發(fā)出的寬光束光線Ｄ.寬口徑平行光線《工程光學(xué)》課堂練習(xí)部分參考答案４、用大、小Ｌ公式組進(jìn)行球面系統(tǒng)光路計(jì)算時(shí)，其截距過渡公式＿B＿。Ａ.在近軸條件下嚴(yán)格成立，非近軸條件下近似成立；Ｂ.在近軸及非近軸條件下均嚴(yán)格成立。6、平行光軸的近軸光線，經(jīng)半徑為r的球面折射，其像象方截距l(xiāng)’為＿C＿。A.nr/(n’-n)B.-nr/(n’-n)C.n’r/(n’-n)D.-n’r/(n’-n)7、一物點(diǎn)位于球面反射鏡前200mm處，成虛象于鏡后600mm處，則該球面的曲率半徑為＿D＿。A.600mmB.300mmC.-300mmD.-600mm三、正誤判斷１、()如果分界面為曲面，則入射光線、反射光線和分界面上入射點(diǎn)處的法線三者不在同一平面內(nèi)。２、()光線由光密射向光疏媒質(zhì)且入射角等于臨界角時(shí)，光線全部反射。３、()全反射優(yōu)于一切鏡面反射。４、()實(shí)象可以由屏幕、感光乳膠片及光電探測器來接受和記錄，不能為人眼所觀察。５、()規(guī)定光學(xué)系統(tǒng)的左右兩邊分別為物空間和象空間。６、()光學(xué)系統(tǒng)的軸向放大率恒為正值?！痢痢痢獭痢了?、計(jì)算1、P.17第6題（）2、P.17第7題（平面后17.43mm處，像高-0.7143

mm。）3、在一張報(bào)紙上放一平凸透鏡，透鏡的厚度為９mm。當(dāng)平面朝上時(shí)，報(bào)紙上字的虛象在平面下６mm處，凸面朝上時(shí)，字被放大一倍，求該透鏡的折射率及球面曲率半徑。（n=1.5,r=

-6

mm)4、一個(gè)玻璃球直徑為400mm，玻璃折射率為1.5，球中有兩個(gè)小氣泡，一個(gè)在球心，一個(gè)在二分之一半徑處。沿兩氣泡連線方向，在球的兩邊觀察這兩個(gè)氣泡，它們之間的距離為多少？（從左邊觀察：從右邊觀察：）

五、設(shè)計(jì)與思考汽車后視鏡通常為球面反射鏡，請描述這類反射鏡的特點(diǎn)。駕駛時(shí)，往往駕駛員更希望水平方向范圍更寬，既關(guān)注公路軸線附近細(xì)節(jié)，也需了解遠(yuǎn)離軸線的情況，請根據(jù)這種需求設(shè)計(jì)更適用的后視鏡。（采用變曲率柱面反射鏡）

三、作圖求像AF′

FH′

H

AF′

FH′

H

AF′

FH′

H

AF′

FH′

H

AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

A′AF′

FH′

H

A′HQFF1H1H1’F1’F2F2’H2H2’fF’H’△dQ’F1H1H1’F1’F2F2’H2H2’d用作圖法求以下雙光組等效系統(tǒng)的基點(diǎn)、基面

四、分析與思考理想光學(xué)系統(tǒng)成像是完善的。由第二章知道，實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)在近軸區(qū)成像也是完善的。由此可推測：實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)在近軸區(qū)應(yīng)該具備理想光學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)，應(yīng)該可以找出其主點(diǎn)、焦點(diǎn)和焦距，請分析單個(gè)折射球面的情況，將其和理想光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)一起來，導(dǎo)出實(shí)際參數(shù)與理想系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系。rn’COn由：

得：rn’COnHH’F-ff’二、計(jì)算1、P.42-4已知一薄透鏡把物體放大成-3倍投影在屏幕上。當(dāng)透鏡向物體移近18mm時(shí)，物體將被放大到-4倍，試求該薄透鏡的焦距。

（）2、P.42-7希望得到一個(gè)對(duì)無限遠(yuǎn)物體成像的長焦距物鏡，焦距

f′=1200mm，物鏡第一面頂點(diǎn)到像面的距離(筒長)L=700mm，系統(tǒng)最后一面到像面距離(工作距)為lk′=400mm，按最簡單結(jié)構(gòu)的薄透鏡考慮，求解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并畫出光路示意圖。

（）

3、一系統(tǒng)由三片薄透鏡組成，f1′=100mm，f2′=50mm，f3′=-50mm，d1=10mm，d2=10mm，求該系統(tǒng)的等效理想系統(tǒng)的焦距和基點(diǎn)參數(shù)。（）三、思考1、如圖所示，某一鏡頭由兩組共8片透鏡組成，請問用什么方法求該鏡頭的焦距和基點(diǎn)較為方便。H1H1′

H2H2′

H3H3′

H4H4′

H5H5′

H6H6′

H7H7′

H8H8′

H9H9′

H10H10′

正切法寫出每一球面的fi′、fin1

n2n3

n4n5

n6n7

n8

n9

n10n11

課堂練習(xí)四（第四章）一、名詞解釋：鏡像和一致像，反射棱鏡的棱、脊和主截面，結(jié)構(gòu)常數(shù)二、簡述

反射棱鏡的主要作用有哪些？屋脊棱鏡有何特殊作用？

（轉(zhuǎn)像、倒像，折轉(zhuǎn)光軸，加長光軸，縮短儀器尺寸等；在不改變主截面方向的情況下，增加一次反射，便于成一致像）

三、正誤判斷

1、()平行平板是能成完善象的光學(xué)零件。2、()光軸必須和入射面及出射面垂直，這是所有棱鏡的設(shè)計(jì)要求之一。3、()奇數(shù)個(gè)薄透鏡成鏡像，偶數(shù)個(gè)薄透鏡成一致像。4、()反射棱鏡具有倒(轉(zhuǎn))像、折轉(zhuǎn)和縮短光軸的作用。╳

╳

╳

╳

四、設(shè)計(jì)1、顯微鏡為了觀察方便，常引入光軸轉(zhuǎn)向棱鏡?，F(xiàn)要求光軸方向改變45°。試設(shè)計(jì)一個(gè)反射棱鏡(或組合)實(shí)現(xiàn)該目的。（可選方案之一為：斯密特屋脊棱鏡）2、單鏡頭反光相機(jī)要求平視取景，請?jiān)O(shè)計(jì)一由平面鏡、棱鏡組成的轉(zhuǎn)象系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該目的。（可選方案之一為：五角屋脊棱鏡）課堂練習(xí)五（第五章）一、名詞解釋：

孔徑光闌、入瞳和出瞳，視場光闌，漸暈光闌，景深二、多項(xiàng)選擇1、在凸透鏡象方焦面上設(shè)置一與凸透鏡孔徑相同的圓形通光孔，則系統(tǒng)的孔徑光闌＿＿＿＿。A.是圓孔B.是透鏡邊框C.不確定，取決于視場大小D.不確定，取決于軸上點(diǎn)位置2、針對(duì)簡單照相機(jī)，＿＿＿＿，景深越大。Ａ.入瞳越?。?焦距越短Ｃ.被攝物越遠(yuǎn)D.曝光時(shí)間越短三、正誤判斷1、()軸外點(diǎn)充滿入瞳光線必能全部通過孔徑光闌。2、()對(duì)于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，入瞳和出瞳是共軛的。A、B、CD×√五、計(jì)算1、一個(gè)對(duì)無限遠(yuǎn)物體成像的光學(xué)系統(tǒng)由兩薄正透鏡組成，兩透鏡焦距分別為f1’＝400mm，f2’＝100mm，通光口直徑分別為2Ｄ1＝50mm，2D2＝20mm，光學(xué)間隔為零。在Ｆ1(Ｆ2’)處設(shè)置一直徑為16mm的圓孔光闌，請確定該光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌、視場光闌和漸暈光闌，并求解系統(tǒng)的入瞳和出瞳。（物鏡—孔徑光闌、入瞳，16mm圓孔—視場光闌，漸暈光闌—目鏡邊框；出瞳直徑=12.5mm，出瞳位置：目鏡后125mm處。）四、簡述

1、光線經(jīng)折射棱鏡折射后，其偏向角與哪些因素有關(guān)？

（）2、指出孔徑光闌三種以上的作用。

（對(duì)景深、像差、分辨率、觀察效果、像面光照度等有影響）

3、畫出單色儀的光學(xué)原理示意圖，并簡要說明工作原理。

（見教材：P.57）課堂練習(xí)六（第七章）一、名詞解釋：

主光線，第一、二近軸光線，球差，畸變，位置色差二、正誤判斷１、()正負(fù)雙膠合透鏡的目的一定是為校正球差。

２、()正弦差是一種特殊的彗差。

３、()正弦條件即等暈條件，它是近軸物點(diǎn)與軸上物點(diǎn)具有同等成象缺陷的充分必要條件。４、()產(chǎn)生畸變和倍率色差的根本原因是相同的。５、()由于色差的存在，即使在近軸條件下，復(fù)色光成象也是不完善的。６、()照相機(jī)鏡頭中普遍包含的對(duì)稱型結(jié)構(gòu)，對(duì)彗差、畸變和倍率色差有良好的校正作用?！痢獭痢痢痢倘?、多項(xiàng)選擇1、下列各類象差中，與視場有關(guān)的是＿＿＿，與孔徑有關(guān)的是＿＿＿。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差2、β＝-1的全對(duì)稱光學(xué)系統(tǒng)常用于消＿＿＿＿象差。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差3、一正薄透鏡和一負(fù)薄透鏡粘合成一膠合透鏡，從校正象差方面看，可能屬于消＿＿＿＿透鏡。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差

4、小孔徑、大視場光學(xué)系統(tǒng)一般應(yīng)校正＿＿＿＿。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差5、不影響成象清晰度的象差有＿＿＿＿。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差6、在近軸光線條件下仍然存在＿＿＿＿。Ａ.球差Ｂ.彗差Ｃ.畸變Ｄ.位置色差Ｅ.倍率色差BCEBCEADABDDECBCE課堂練習(xí)七（第八章）一、名詞解釋：

遠(yuǎn)點(diǎn)距和近點(diǎn)距，人眼的調(diào)節(jié)能力，人眼的分辨率和瞄準(zhǔn)精度，視覺放大率，物、目鏡的工作距，出瞳距或鏡目距二、正誤判斷1、()目視儀器的出瞳位置和大小應(yīng)盡可能與人眼接近。

2、()人眼的亮、暗適應(yīng)是依靠瞳孔大小的改變來完成的。

3、()我國規(guī)定普通光學(xué)顯微鏡的機(jī)械筒長為一確定長度。4、()非正常眼使用目視儀器必須配戴眼鏡。5、()從整體來看，顯微鏡相當(dāng)于一個(gè)放大鏡，因此可使用焦距極短的凸透鏡來替代顯微鏡?！痢?/p>

×√

×四、計(jì)算1、一個(gè)人近視程度是-2D，調(diào)節(jié)范圍是8D，求：（1）遠(yuǎn)點(diǎn)距和近點(diǎn)距分別是多少？(遠(yuǎn)點(diǎn)距=-0.5米，近點(diǎn)距=-0.1米)

（2）配戴100度的近視鏡后，其遠(yuǎn)點(diǎn)距和近點(diǎn)距又為多少？

(遠(yuǎn)點(diǎn)距=-1米，近點(diǎn)距=-0.11米)2、由一薄透鏡物鏡和一薄透鏡目鏡組成的低倍率顯微鏡，物鏡的通光直徑為

16

mm，物鏡邊框?yàn)榭讖焦怅@，β=-3倍，物象共軛距為

180

mm。目鏡焦距為

25

mm，求：（1）該顯微鏡的視覺放大率；(30倍)（2）出瞳的位置和大小。(出瞳直徑=2.96mm，位于目鏡后29.6mm處)課堂練習(xí)八（第八章）一、名詞解釋：顯微、望遠(yuǎn)物鏡的分辨率和有效放大率二、正誤判斷1、()電子顯微鏡有很高的放大率是因?yàn)樗腘.A.極高。2、()測量用的望遠(yuǎn)鏡不宜采用伽利略望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。

3、()使用望遠(yuǎn)鏡時(shí)，只有將物、目鏡的光學(xué)間隔調(diào)到零(即Δ＝０)才能看清遠(yuǎn)處的物體。4、()望遠(yuǎn)鏡中加入透鏡折轉(zhuǎn)系統(tǒng)的目的是改變象的倒正或增加鏡筒長度。5、()顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡都屬于小視場、大孔徑系統(tǒng)，校正像差的難度大致相當(dāng)?！痢?/p>

×√

×三、多項(xiàng)選擇1、顯微物鏡的數(shù)值孔徑?jīng)Q定或影響著顯微鏡的_________。Ａ.分辨率Ｂ.視覺放大率Ｃ.景深Ｄ.視場2、顯微物鏡一般屬于_________系統(tǒng)，望遠(yuǎn)物鏡一般屬于________系統(tǒng)。Ａ.小孔徑、小視場Ｂ.小孔徑、大視場Ｃ.大孔徑、小視場Ｄ.大孔徑、大視場3、光學(xué)顯微鏡的最大視覺放大率應(yīng)為_________數(shù)量級(jí)。Ａ.101B.102C.103D.104及以上4、人眼直接觀察坦克時(shí)，在400米處恰能看清坦克上的編號(hào)，若要求在2公里也能看清，應(yīng)使用視覺放大率至少為__________倍的望遠(yuǎn)鏡。Ａ.2Ｂ.5Ｃ.10Ｄ.20CABCDCBC課堂練習(xí)九（第八章）一、名詞解釋：

攝影系統(tǒng)分辨率相對(duì)孔徑光圈數(shù)二、計(jì)算

1、一普通光學(xué)顯微鏡，物鏡為較薄的普通消色差物鏡，光學(xué)

參數(shù)（β/NA）為4/0.10。使用550nm的光源照明，問：

1）該顯微鏡的分辨極限是多少？(2.75微米)

2）為充分利用顯微鏡的分辨能力，目鏡的焦距應(yīng)選為多大？(13.2mm

﹤

fe′﹤26.4mm)

3）該顯微鏡的分劃板約在物鏡后多遠(yuǎn)的位置？(物鏡后156mm處)

4）在不更換物鏡情況下，可考慮用什么方法提高該顯微鏡的分辨率？目鏡是否應(yīng)做相應(yīng)更換？

(采用短波長光斜照明，物與透鏡間加入油；目鏡放大倍率應(yīng)增大。)2、電子顯微鏡利用電子束來成象。假設(shè)電子束的波長為１埃，物鏡的數(shù)值孔徑為0.09。問：1）該電子顯微鏡的最小分辨距是多少？(5.55埃)2）與同樣數(shù)值孔徑的光學(xué)顯微鏡相比，分辨率約提高多少倍？

(約5500倍)3）顯微鏡的放大率應(yīng)大致設(shè)計(jì)為多大？(26萬倍～52萬倍)3、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一無鏡頭的普通光學(xué)顯微鏡，擬將其用來觀察晶片表面拋光質(zhì)量，預(yù)計(jì)晶片表面劃痕的最小線度為1μm。某鏡頭生產(chǎn)廠家現(xiàn)有如下規(guī)格的物、目鏡，請你提出選購方案并說明理由。物鏡(β/NA)：4/