課堂測(cè)驗(yàn)答案整理

本文格式為Word版，下載可任意編輯——課堂測(cè)驗(yàn)答案整理2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（I）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年3月7日

一、填空題（此題共6分，第2小題每空0.5分，其余每空1分）

1、可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍380nm~760nm。

2、幾何光學(xué)的四大基本定律分別是光的直線轉(zhuǎn)播定律，光的獨(dú)立傳播定律，光

的折射定律

，光的反射定律

。

3、全反射的基本條件光線從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，入射角大于臨界角

。

4、已知光在真空中的光速c≈3×108

m/s則光在水（n=1.333）中的光速為

c

??2.25?108m/s。

n

二、簡(jiǎn)答題（此題共4分，每題2分）。

1、簡(jiǎn)述光路可逆性原理Page4

2、簡(jiǎn)述費(fèi)馬原理Page5

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（II）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年3月11日

一、填空題（此題共6分，每空2分）

1、光學(xué)系統(tǒng)成完善像應(yīng)滿足的條件為：①入射波面為球面波，出射波面也為球面波。②入射光為同心光束，出射光也為同心光束。③物點(diǎn)和像點(diǎn)之間任意兩條光路的光程相等

。2、在近軸區(qū)內(nèi)，表征單個(gè)折射球面的物、像位置關(guān)系公式可以簡(jiǎn)化為

n'??n??n'??n的形式，阿貝不變量Q的等式為Q??n'(1??1)??n(1??1

)（已知l'lrrl'rl

物方折射率為n，像方折射率為n＇

，球的半徑為r，物方截距為l，像方截距為l＇

）。

二、畫圖題（此題共4分）。

試?yán)梅?hào)規(guī)則標(biāo)出下面光組及光線的實(shí)際位置r=-40mm,L＇

＇

=200mm,U=-10°

。

?U'??10O?r??40mmL'??200mm2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（III）

班級(jí)學(xué)號(hào)姓名成績(jī)

2023年3月18日

一、填空題（此題共6分，每空1.5分）

1、若垂軸放大率β＞0，即y＇與y同號(hào)，表示成正像（正像，倒像）；反之y＇與y異號(hào)，表示成

倒像

（正像，倒像）。

2、折射球面的軸向放大率恒為正（正，負(fù)）。

3、垂軸放大率、軸向放大率與角放大率三者之間的關(guān)系式

???????。

二、畫圖題（此題共4分，每題2分）

1、試畫出物AB經(jīng)過(guò)凹面鏡所成的像A＇B＇（實(shí)像）（書上page12）

BAA’

B'

2、試畫出物AB經(jīng)過(guò)凸面鏡所成的像A＇B＇(虛像)

BAB’2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（V）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年3月25日

一、填空題（此題共4.5分，每空0.5分）

1、在任意大的空間，以任意寬的光束均能成完善像（完善像，非完善

像）的光學(xué)系統(tǒng)，叫理想光學(xué)系統(tǒng)。

2、一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)和物方焦點(diǎn)是不共軛的（共軛，不共軛）。

3、①傾斜于光軸入射的平行光束，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后出射光束交像方焦平面上的一

點(diǎn)；②自

物方焦平面上一點(diǎn)發(fā)出的光束，經(jīng)系統(tǒng)后成傾斜于光軸的平行光束出

射。③共軛光線在一對(duì)主面上的投影高度相等，即垂軸放大率等于1。4、角放大率γ=+1的一對(duì)共軛點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)

。

二、作圖題（此題共5.5分）

假定兩個(gè)已知光學(xué)系統(tǒng)的焦距分別為f,f'和f,f'，如下圖，請(qǐng)通過(guò)作圖根據(jù)

11

22

符號(hào)規(guī)則標(biāo)出該組合系統(tǒng)的①物方焦點(diǎn)（F）和像方焦點(diǎn)（F'）②物方焦距（f）和像方焦距（f'）。③物方主平面和像方主平面（書page29）

HFF1H1H1’F1’F2H2H2’F2’F’H’

-f1f1’-f2f2’

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（VI）

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（VII）

班級(jí)

學(xué)號(hào)姓名

成績(jī)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名

成績(jī)

2023年4月1日2023年4月4日

三、填空題（此題共4.5分，每空0.5分）

二、填空題（此題共6分，每空1分）

1、解析法求像中，以光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)為原點(diǎn)的物象位置關(guān)系，稱為牛頓公式，相

應(yīng)公式為xx'??ff'；以光學(xué)系統(tǒng)主點(diǎn)為原點(diǎn)的物象位置關(guān)系，稱為高斯公

1、一個(gè)位于空氣中焦距等于25cm的光學(xué)系統(tǒng)，其光焦度為焦度的單位為折光度記為D，是m的倒數(shù)關(guān)系）

4折光度；（光

f'f

式，相應(yīng)公式為????1；

ll

2、理想光學(xué)系統(tǒng)兩焦距，物方焦距和像方焦距同介質(zhì)折射率之間的關(guān)系表達(dá)式為

2、直徑為100mm的球形透鏡，f'??75mm,lF'??25mm,其像方主面位于球心

物方主面位于

球心

處；（這題描述明白些都可以）

處，

3、f'??100mm,折射率為1.5的玻璃薄透鏡位于空氣中時(shí)，設(shè)其兩面曲率相等，則半

f'??100mm,的空氣薄透鏡位于折射率為，r??????-100mm。1.52

1

2

f'

n'

r??????100mm1??。若光學(xué)系統(tǒng)中包括反射面，則兩焦距之間的關(guān)系由反射面?zhèn)€數(shù)決定，設(shè)徑

fn

的玻璃中時(shí)，設(shè)其兩面曲率相等，則半徑r???66.67mm，r???-66.67mm。（所有的題別忘掉單位）

4、平行光管是一種產(chǎn)生平行光的裝置，被照明目標(biāo)需位于平行光管物鏡的物方焦平面處。（焦平面一定說(shuō)明白是哪個(gè)）

反射面?zhèn)€數(shù)為k，則物方焦距和像方焦距同介質(zhì)折射率之間的關(guān)系表達(dá)式為

f'

??(?1)k?1

n'n

。

f

二、計(jì)算題（此題共4分）

二、計(jì)算題（此題共5.5分）

已知：f??0，f????f,l??2f,y，求：l,??

''''

'已知：焦距'

f1???100mm;f2??100mm的兩個(gè)薄透鏡組成一個(gè)光組，透鏡間隔：

2f'l'31112f'1?????由??得：l'?則

l'lf'3l2f'3

d??100mm,

求合成光組的焦距和光焦度，并用作圖法確定物方和像方主面

H,H'的位

置

由組合系統(tǒng)焦距公式可得：

111d111001?????????''''

f'ffff?100100?100?1001001212得f'??100mm光焦度為：

?????1

????1??10D

f'0.1m

首先注意這題目說(shuō)的是薄透鏡，有的同學(xué)沒(méi)有近似表示作圖法求系統(tǒng)主面如下圖所示，

112

HH'F1'F2F1F2'F'2f’

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（VIII）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年4月8日

四、填空題（此題共6分，每空1分）

1、平面鏡成像特性：平面鏡成完善像（完善，非完善），正立的像與物等距離

分布在鏡面兩邊，大小一致

，虛實(shí)相反。

2、入射光線方向不變，單塊平面鏡繞垂直于入射面的軸旋轉(zhuǎn)??時(shí)，反射光線將旋轉(zhuǎn)

2??角，當(dāng)夾角??的雙平面鏡整體轉(zhuǎn)動(dòng)??角時(shí)，出射光線方向不變。

3、光線經(jīng)過(guò)夾角為22.5o的雙平面鏡2次反射后，出射光線相對(duì)入射光線偏轉(zhuǎn)

45o。

二、畫圖題（此題共4分）

試判斷下圖各棱鏡或棱鏡系統(tǒng)轉(zhuǎn)向狀況。設(shè)輸入為右手坐標(biāo)系，畫出相應(yīng)的輸出坐標(biāo)系。

yzxyz

Pxyxzx物鏡zyyzz

xy

xz目鏡x

y2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（IX）

班級(jí)

學(xué)號(hào)姓名成績(jī)

2023年4月15日

五、填空題（此題共4分，每空1分）

1、通過(guò)厚度為d，折射率為n的平行平板觀測(cè)物體與直接觀測(cè)物體相比，看到的物

體大小

相等，位置向人眼方向移動(dòng)(1??1

)d。

n

2、折射棱鏡折射角????60o，c光的最小偏向角????42o15'，試求棱鏡光學(xué)材料的折射率為

1.557。

二、簡(jiǎn)答題（此題共6分）

在?????2倍成像系統(tǒng)的物方和像方光路中分別加進(jìn)n??1.5,d??15mm的平行平板，引起的像面位移狀況是否一致？位移量各為多大？（1）

平行平板放在物方時(shí)：

11位移量?l??d(1??n)??15(1??2

?l'1.5)??5mm，又由???????,???

?l得：?l'??10mm

（2）平行平板放在像方時(shí)：

位移量?l'??d(1??1)??15(1??1

)??5mm

n1.5

所以，平行平板放在物方和像方引起的像面位移狀況不同

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（X）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年4月18日

六、填空題（此題共4分，每空1分）

1、寫出折射棱鏡最小偏向角的表達(dá)式sin1(?????m)??nsin

??

22。

2、當(dāng)光線垂直入射到折射率n為1.5，折射角??為10o

光楔時(shí)，出射光線的偏向角??

為5o

。

3、折射棱鏡可作為分光元件，當(dāng)白光通過(guò)折射棱鏡后，紅色光偏向角最?。t，紫）；紫色光偏向角最大。

二、計(jì)算題（此題共6分）

有一等邊折射棱鏡，其折射率為1.52，求光線經(jīng)過(guò)棱鏡的兩個(gè)折射面折射后產(chǎn)生最小偏向角時(shí)的最小偏向角和入射角。

由sin12

(???????

m)??nsin2，且????600,n??1.52

得：??????38.93o

m

由

????????I

1??I2'

II?????????49.47o

，得：1???I2

'1

2

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（XII）

班級(jí)

學(xué)號(hào)姓名成績(jī)

2023年4月29日

七、填空題（此題共4分，每空1分）1、限制軸上物點(diǎn)成像光束寬度的光闌是

孔徑光闌

，而

漸暈光闌

在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步限制軸外物點(diǎn)的成像光束寬度。

2、測(cè)量顯微鏡的孔徑光闌放置在顯微物鏡的像方焦面處，視場(chǎng)光闌放置在一次實(shí)像面處

。

二、計(jì)算題（此題共6分）

將一個(gè)焦距為40mm，直徑為30mm的薄透鏡做成放大鏡，眼瞳放在透鏡像方焦點(diǎn)上，眼瞳直徑為4mm,物面放在透鏡物方焦點(diǎn)上，試問(wèn)：（1）哪個(gè)是孔徑光闌，哪個(gè)是視場(chǎng)光闌；（2）入瞳在哪里？物方半孔徑角等于多少？（3）入射窗在哪里？

（1）眼瞳是孔徑光闌，透鏡框是視場(chǎng)光闌；（2）入瞳在物方無(wú)限遠(yuǎn)處，物方半孔徑角：2.86o

;（3）透鏡是入射窗

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（XIV）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年5月13日

八、填空題（此題共5分，每空1分）

1、為減小測(cè)量誤差，測(cè)量?jī)x器一般采用物方遠(yuǎn)心光路，請(qǐng)選擇該光路具有的哪些屬性（多項(xiàng)選擇）②③

（①物方主光線通過(guò)物方焦點(diǎn)。②像方主光線經(jīng)像方焦點(diǎn)。③物方主光線平行于光軸。④像方主光線平行于光軸。）2、能在像平面上獲得明了像的沿光軸方向的物空間深度稱為景深。

3、照相物鏡的相對(duì)孔徑的表達(dá)式為D/f'，相對(duì)孔徑越大，景深越小。

二、簡(jiǎn)述題（此題共5分）

簡(jiǎn)述物方遠(yuǎn)心光路在顯微鏡系統(tǒng)中消除測(cè)量誤差的原理？

書66，論述明白即可

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（XV）

班級(jí)

學(xué)號(hào)姓名成績(jī)

2023年5月16日

九、填空題（此題共10分，1、2題每空0.5分，其他每空1分）

1、光度學(xué)中，發(fā)光強(qiáng)度是國(guó)際單位制中七個(gè)基本量之一，其單位為卡德拉，

符號(hào)為cd

。

2、光通量的單位為流明，符號(hào)為lm；光照度的單位為勒克斯符號(hào)為

lx。

3、國(guó)際上規(guī)定：“一個(gè)光源發(fā)出頻率為540?1012

Hz的單色光，在一定方向的輻射強(qiáng)度為1/683W/sr，則此光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉〞。4、發(fā)光強(qiáng)度為1cd的勻強(qiáng)點(diǎn)光源，在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量為（多大）1lm。5、明視覺(jué)光譜光效率函數(shù)和暗視覺(jué)光譜光效率函數(shù)兩者峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)分別為555nm，507nm。6、照度平方反比定律：點(diǎn)光源在被照表面

上形成的照度與被照面到光源距離的平方

成

反比（正比，反比）。

7、光在元光管內(nèi)傳播，各截面上的光亮度（大小關(guān)系）相等。

8、余弦輻射體在各方向的光亮度（大小關(guān)系）一致。

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試（XVI）

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

成績(jī)

2023年5月22日

十、填空題（此題共10分，1、2、8題每空1分，其他每空0.5分）

1、軸上像點(diǎn)的照度與孔徑角正弦的平方成正比（正比，反比），與線放大率的平

方成反比。

2、軸外像點(diǎn)的光照度隨視場(chǎng)角ω’的增大而減?。ㄔ龃?，減?。?/p>

3、單色光成像會(huì)產(chǎn)生性質(zhì)不同的五種像差，即球差，彗差（正弦差），像

散，場(chǎng)曲和畸變，統(tǒng)稱為單色像差。（彗字別寫錯(cuò)）4、不同色光的成像差異稱為色差。它分為位置色差和速率色差兩種。

5、計(jì)算和校正像差時(shí)，譜線選擇的原則是：對(duì)光能接收器的峰值（中心、峰值）的譜線進(jìn)行校正單色像差；對(duì)接收器所能接收的波段范圍兩端

附近的譜線消色差。

6、軸上點(diǎn)發(fā)出的同心光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)各個(gè)折射面折射后，不同孔徑角U的光線交光軸于不同點(diǎn)上，相對(duì)于理想像點(diǎn)的位置有不同的偏離，這種偏離稱為球差。7、常利用齊明點(diǎn)的特性來(lái)制作齊明透鏡，以增大物鏡的視場(chǎng)角（視場(chǎng)角，

孔徑角），用于顯微或照明系統(tǒng)。

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

2023年5月27日

2023－2023學(xué)年其次學(xué)期《工程光學(xué)》隨堂測(cè)試XVIII

班級(jí)

學(xué)號(hào)

姓名

2023年5月30日

成績(jī)

成績(jī)

一、填空題

1.一個(gè)人的近視程度是-5D（屈光度），調(diào)理范圍是5D，則其遠(yuǎn)點(diǎn)距離是

-200mm;其近點(diǎn)距離是

100

mm;佩戴200度的近視鏡，則該鏡的焦距是500

mm。戴上該近視鏡后，看清的遠(yuǎn)點(diǎn)距離是

mm，近點(diǎn)距離是mm。

2.為了工作舒適，習(xí)慣上把物或像至于眼前250mm處，稱此距

離為明視距離。

3.若遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼前（前、后）有限距離，稱為近視眼。用負(fù)（正、負(fù)）透鏡進(jìn)行校正，方能看清無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)。

4.良好照明下，人眼所能分辯的物點(diǎn)間最小視角為視角鑒別率??。

一、簡(jiǎn)答題（此題2分）

（1）寫出顯微鏡分辯才干的數(shù)學(xué)表達(dá)式，注明物理量的含義？（2）指出

提高顯微鏡分辯才干的途徑有哪些？

Page48

根據(jù)顯微鏡分辯率的表達(dá)式，可知顯微鏡能夠分辯的最小距離與工作波長(zhǎng)成正比，與顯微鏡的數(shù)值孔徑成反比，所以可通過(guò)以下途徑提高顯微鏡分

辨才干：（1）增大數(shù)值孔徑NA，即增大孔徑角U或加大物方折射率n.(2)縮短工作波長(zhǎng)。

二、計(jì)算題（每題4分）

1、一個(gè)放大鏡的焦距為50mm，通光孔徑為50mm，眼睛距放大鏡為125mm，經(jīng)放大鏡所成的像位于明視距離250mm處，試求：（1）視覺(jué)放大率;（2）漸暈系數(shù)為50%的線視場(chǎng)。

由公式????D?1??P'??

250?1??125

??3.5f'f'5050

（2）tan??'??2R?50

??0.2帶入

????tan??'，得tan?=0.2??0.0572P'2?125tan??3.5

由于當(dāng)人眼直接觀測(cè)時(shí)，

tan????y，所以2y??2Dtan????(2?250?0.057)mm??28.5mmD

或者2y'??2??250??tan?'??5002y??

500h

??500?D

??100mm2?125

12.5??125??500??1250??25

??28.57mm

?lz'3.5?1252、要求分辯相距0.000375mm的兩點(diǎn)，用λ=0.00055mm的可見(jiàn)光斜照明。試求：（1）此顯微物鏡的數(shù)值孔徑NA；（2）若要求兩點(diǎn)放大后的視角為2′，則顯微鏡的視放大率等于多少？（3）物鏡和目鏡各為多少倍？

（1）物被傾斜照明時(shí)：????

0.5??NA

得NA??

0.5??0.5?0.00055

????0.7333??0.000375

（2）假使人眼放在明視距離處直接觀測(cè)時(shí)，其張角為

tan????0.000375

250

tan??'tan2'???????386.7

tan??0.0000015