應用光學習題(含答案).文檔

應用光學習題本習題供學習、復習使用。精練這些習題及作業(yè)和課件上的例題有助于掌握、理解應用光學課程的基本知識、理論和規(guī)律。應用光學的基本問題包括在本習題內(nèi)，但不僅限于本習題。本習題僅供課程學習時參考。習題中一些問題提供了解答，限于時間，其它則略去。一、筒答題1、 幾何光學的基本定律及其內(nèi)容是什么？答：幾何光學的基本定律是自錢傳播定律、獨立傳播定W：、反射定律和折射定律。直線傳播定律：光線在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。獨立傳播定律：不同光源的光在通過介質(zhì)某點時互不影響。反射定律：反射光線位于入射面內(nèi)；反射角等于入射角：折射定律：折射光線位于入射面內(nèi)：入射角和折射角正弦之比，對兩種定的介j員來說，是=個和入射角無關的常數(shù)nisin/，-msin/。22、 理想光學系統(tǒng)的基點和基面有哪些？理想光學系統(tǒng)的基點包指物方焦點、｛象方焦點；物方主點、像方主點：物方節(jié)點、像方節(jié)點?；姘ǎ何锓浇蛊禁悺⑾穹饺黄矫妫何锓街髌禁?、像方主平面；物方節(jié)平面、像方節(jié)平面。3、 什么是光學系統(tǒng)的孔役光闌和視場光闕？答：孔徑光闌是限制軸上物點成像光束立體角的光闊。晴蕩艾麗王輔前有字畝7繭事寶肯車夜夜古國的光冊J。4、 常見非正常跟有哪兩種?如何校正常見非正常1'常見正常目艮包括近視酬遠視盹近視眼將工二（遠附近點）矯正到無限遠，遠視眼，將一丘叢（遠點就近點）矯正到明視距離。3、光'于系統(tǒng)極限分辨角為多大?采取什么途徑可以提崗極限分辨角？答：衍射決定的極限分辨角為0=3??？梢娖渑c波長和孔役有關。訂蔬小波長D和增大孔徑可以提高光學系統(tǒng)的分辨率。I什么是共和1）也學系統(tǒng)、元學系統(tǒng)物空間、像空間？答：光學系統(tǒng)以一條公共制線通過系統(tǒng)各表面的幽率中心，該軸線稱為光軸，這樣的系統(tǒng)稱為共軸光學系統(tǒng)。物體所在的空間稱為物空間，像所在的空間稱為像空間。、如何確定光學系統(tǒng)的視場Jt闕？答：將系統(tǒng)中除孔徑光闌以外的所有光闌對其前面所有的光學零件成像到物空間；這些像中，孔徑對入暗中心張角最小的一個像所對應的光闌即為光學系統(tǒng)的視場光闕。日、咸像光學系統(tǒng)有哪兩種色註'？武說明白們的成肉？答：有位置也差（或軸向也差）和倍率也差（或垂軸色差）兩種。同一薄適銷的焦距長侄與折相關從而與光披長相關，則同物體對不同的波長而言有不同像距，從而有不同的成像位置，從而形成位置色差（或軸向色羞）；而不同波長導致的像距不同也導致了像高不同，從而形成倍率也差（或垂軸包差）9、 對自視）'學儀器的共同要求是什么？答：視放大率丨門應大子1：3過儀器后列射光束應為平行光束，即成像在無限阮，使人HHn與觀察無限遠物體，處于可然放松無調(diào)節(jié)狀態(tài)。10、 什么是理想光學系統(tǒng)的分辨率?寫I費遠銷的分辨率表達式。醫(yī)（院定）1[;學系統(tǒng)成｛象完全符合理想，沒有像差時，丸子系統(tǒng)能分辨的最小間隔。望遠鏡的分辨率表達式：a=1.22Z/D11、 什么是理想像和理想光學系統(tǒng)？通常把物、像空間符合"點對應點，宣線對應直線，平面對應平面"關系的像稱為理想像，把成像符合上述關系的光學系統(tǒng)稱為理想光學系統(tǒng)。12、 理想光學系統(tǒng)有何特點？I、光軸上物點的像位于光軸上；過怡剿丨截面內(nèi)物點的像位于同-平面內(nèi)：過:)'(:軸的任總戳國成像性質(zhì)相同。且位于擠肖子光軸的平面內(nèi)的物且峰的｛象，其幾何形狀和物相似。3、己知兩對共擁而的位置和放大半:成一對共輒麗的位置和放大卒，以放軸」-兩對Lh巴，恨的位置，則系統(tǒng)成像特性被確定。13、簡述單平面鏡的成像特怦..：.平面鏡能使整個空間任意物點理想成像；物點和像點對平面鏡而言是對稱的：略物和像大小相等，但形狀不同：.：.凡一次鏡面反射或主這-鏡面反射像被稱為盤盤雙平面鏡的成像特性。?次反射像的位置應右物體繞棱線(P點，轉(zhuǎn)功20角處，轉(zhuǎn)勺方向應是反射面按反射次序，由P\轉(zhuǎn)到P2的方向?一次反射像與原物坐標系相同，成致像"?位丁主截面內(nèi)的光線,不論入射光線方向如何,出射光線的轉(zhuǎn)角永遠等了兩平面鏡夾角的兩倍.15、什么是光闌？限制成像光束的回孔。15、冗闌在兀學系統(tǒng)巾的作用及其分類。-定像面的照度：決定系統(tǒng)的視場：跟制克束中偏離理想位置的一電光線，用以改善系統(tǒng)的成像質(zhì)量；攔截系統(tǒng)中有害的雜散比?？讖骄抨@，視場克闌，消雜址闌，漸暈光闌。16、簡述孔A.y（:闌確定方法。將系統(tǒng)的所有光闌通過其前面的光學零件成像到物空間，其孔徑對物面中心點張角最小的｛象所對應的光闕即為系統(tǒng)的孔徑光閣。17、 簡述視場光閥的確定方法。18、 什么是光學系統(tǒng)的景深？能在像平面上獲得淸晰像并沿比軸7/向的物空間深度稱為成像空間深度（景深）19、 什么是光學系統(tǒng)的像差？［軸區(qū)成像比較必然在成像位賈初.的人小力面存往一足的差異，被稱為驚20、 單色光的幾何像差有哪些?復色亢的幾何像差有哪些？單色光像差有五種2球差彗差（正弦差）像散場Ijtl畸變復也光像差有兩種：｛立直也差（軸向也差） 倍率色差（費軸包差）21、什么是光學系統(tǒng)的球差？由于球面系統(tǒng)成像不理想，不同高度的錐面光線的出射光線與光軸的夾角是不同的，其聚焦點的位置也就不同，這樣就形成了球差。＞什么是尤學系統(tǒng)的慧差？彗差是軸外物點發(fā)出寬光束通過光學系統(tǒng)后，并不會聚一點，相對于主主主主而是呈彗星狀圖形的一種醫(yī)王噩的像差23、什么是光學系統(tǒng)的像散？軸外物點用光榮成像吋形成兩條互垂直且相隔淀距離■■的…種■（性像差被稱為像散且■什么是光學系統(tǒng)的也差？復色光成像時，白子不同色光而引起的像差稱為色差

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I臨界角是一一二旦墾2、 入睦孔徑越大，則景深越/1、 ；對準平面距離越遠，則景深越主―.3、 會引起像模糊的單也像差有：3、 會引起像模糊的單也像差有：羞 盤盤4、 兩種遠心光路分別是： -5、 近視眼能看清楚的最遠距離為0.負遠鏡。藍差 革且血 。百二心函 匾,則應該佩戴 度的6、 某人戴250度的近視眼鏡，此人的遠點距離是 -04米，所戴眼鏡是焦距為一」生壘 米的一一負一」填"正"或"負"）選銳。7、 照相機中的可變光闌起的是一 1L聳光闊的作用，它限制的是一其豐系統(tǒng)的光的能量 ：而底片框起的是視場 光闊的作用，它限制的是限制物空間成像范圍的大小8、幾何光學三個基本定律是：直線傳播定率，一互盟主籃亞盟主±主像空間的范圍為像空間的范圍為9、空間為物空間的范圍為：—10、以球麗頂點。凰點，球心（2在0點右側(cè)，則由率半徑r為 正 （正CiE或負）或負），球心Cf：EOCiE或負）11、近制光區(qū)成像時，單個折射球麗物像位置公式可表示為為 ，，，Jy.n.u=y?n.u-J十其中J稱為：革監(jiān)且舊 不變量ft?12、近軸光區(qū)成像時，垂軸放大率為P=Z>=旦;若盧>0,即y與y，間號，Y11'[表示成一五二立像。反之成電d_立像。若B>0,即■與/'同號，表示物象征折射球面目.1111 （同側(cè)或索簡），物像虛實」且1豆一-（相反或相同）。反之■與['異號，物像虛實一一姐旦 （相同或相反）0若於1>1,則1.）"1>1_//,成放大 （放大或縮?。┑南瘢粗?ly'\<ly1,成縮小〈放大或縮?。┑南?。13、理想光學系統(tǒng)，物｛象關系具有以下性質(zhì)：（1）物空間■個物點對應像空間中唯■的像點，這種「對應關系稱為一一主里——，這兩個對應點稱為一一去盟卓3物空間中每一條直線對應于像空間中唯一相應直線這兩條直線稱為』（3）物空間中每一個平面對應于像空間中唯一平面，這兩個面稱為一去盟面。（4）如果物空間任意一點D位于直線上，那么其在像空間的像。也必位于BC的基組線上a14、表征光組特性的點、麗稱為一一墨一一點和一一旦二一麗。15、主平麗的郢日也放大率為一上一一。16、對于單個折射球面而言，物方主點H像方主點和頂點相一-豆盒而且物方主平面和像方主平面與球面I頁點0一一豆企一一O以焦點為原點的物像位置公式手斗?三國常稱為」且細甘1是以物方焦點為原點的物距。Pf寸屬國；以主點為原點的物像位置公式 ，稱為」革起公式，其中"是一華主一一主點為原點的像距,稱為像距空氣中，光焦度可表示為<p=|；=-±,它表示光學系統(tǒng)對光束匯聚（或發(fā)散）的本領。f'或f越小，（P越大。（1）若<p>0,曠;>0）,光組是一且翠—一（匯聚或發(fā)散）光組，（P愈大，—疋里——（匯聚或發(fā)散）本領愈大，反Z亦然。（2）若<p〈0,曠j<0）,光姐是一■主盤一?―（匯聚或發(fā)散）光組，絕對值愈大，光姐是一一主盤一（匯聚或發(fā)散〉本領愈大.反之亦然。（3）若平行平板，尸為+8,<p=O,對光束不起匯聚，發(fā)散 （匯聚或發(fā)散〉作用。19、通過物方節(jié)點的入射光線，經(jīng)光纜后其出射光線必經(jīng)過一盤主一一（像方或物方）節(jié)點，且方向一一至立一一（不變或改變）。卻、眼睛有兩類調(diào)節(jié)功能，分別為： f；；：t調(diào)節(jié)和一E3.調(diào)節(jié)。21、所謂近視眼就是其遠點在眼睛前方一一直nt（有限或無限）距離處，這是由于屈光一一過墾（過度不足），像方焦點位于視網(wǎng)版的一直直一（前面或后面）所致，因此，只有眼前一直Ea—（有限或無限）距離處的物體才能清晰成像在視網(wǎng)膜上。對應著負視度，配上適當?shù)?——（正或負）光焦度眼鏡后，即可使無限遠物體成像于眼睛的遠點上，然后再經(jīng)眼睛成像于網(wǎng)膜上，因而眼鏡矯正了眼睛的缺陷。21、所謂遠視眼就是其近點距離 ffib_（增加或減?。?，這是由于川i/t ljt（過度不足），像方焦點位于視網(wǎng)膜的一垂直一〈前面或后面〉所致，因此，射入眼睛的光束只有是會聚時，才能正好聚焦在視網(wǎng)膜上。對應著正視度，市以一早（正或負）遠鏡矯正。22、近視眼，將一且主（遠點或近點）矯正到無限遠，遠視眼，將一主，（遠點或近點〉矯正到明視距離。23、 凡一二這一次鏡面反射或一-主這-鏡面反射的像稱為鏡像，物的坐標關系若為右手，則像的坐標關系為-車一孚：凡fij次鏡面反射成」跑次鏡面反射的像稱為一呂EE立像，物的坐標關系若為右手，則像的坐標關系為EEL手。24、 單正透鏡會產(chǎn)生一主—（負或正）值球差，也稱為球差校正校正歇月卻：單負透鏡會產(chǎn)生 ilC負或正〉值球差，也稱為球差校eJzL樓譴―（過校正或欠校正）。25、 望遠鏡分辨率以能分辨的一一直卓一對望遠鏡的張角表示；照相系統(tǒng)的分辨率以像平面上每毫米能分辨的 示：顯微鏡的分辨率以物平面上能分辨的兩物體間的一一墾二I—距離表示三、作圖題I、畫出光組的焦點F和F（11=DI,A*AHH'乞求廢物AB的像。F'HH'F A3、畫出虛線框內(nèi)應放置何種棱鏡。4、求棱鏡反射后像的坐標系方向、5、求棱鏡反射后像的坐標系方向。6、求實物人的｛象。AFHH-F'乞求虛'物A的像。

6、求棱鏡反射'后像的坐標系方向。7、畫出虛線框內(nèi)應放置何種棱鏡。四、計算題I＞如圖，高15mm的物AB位于折射球面前150nml處，球面半徑為30mm,物方為空氣，像方介質(zhì)拆射率為1.5,求｛象的位置、大小、正倒和虛實。2、一組合系統(tǒng)如圖所示，薄芷透鏡的焦距為20mm,薄負遙鏡的焦距為-20mm.兩單選鏡之間的問隔為LOmm,當一個物體位于正透鏡前方100mm處，求組合系統(tǒng)的母軸放大率和像的位置。3、 欲將架-250倍的顯微鏡改裝為望遠鏡，已知顯微鏡物鏡的焦距為10m也簡長d=230mm,若不改變筒長，則應該配焦距為多少的物鏡？改裝后望遠鏡的放大倍數(shù)為多少？4、 已知放大鏡焦距f，=25mm.通光孔役Dl=2511un.人瞌孑LD2=2mm.它位于放大鏡后50mm處，物體位子放大鏡前23mm處。試確定系統(tǒng)的孔徑光陽和視場光闌，卄求入睡、出隧及入窗、出窗的位置和大小。5、 己知一個5倍的伽利略望遠鏡，其物鏡又可作放大鏡，其視角放大率亦為5倍。試求物鏡、目鏡的焦距。6、 已知一適鏡結構參數(shù)如下（單位是mm）:rl=10,1/1=1.0,d|=5.n2=^'=1.5163.r2=-50. =1.0o高度YI=LOmm的物體位于透鏡前Ll=-1~111I11求像的位置和大小。7、 光源位于/=30mm的透鏡前40mm處，問屏放在例處能找到光源像？垂軸放大率等于多少？若光源及屏位置保持不變，問道鏡移到什么位置肘，能在屏上重新輒得光源像，此時放大率等于多少？8、 如圖，有一薄凸透鏡焦距f'=lOOmrrn,其框直徑D=40mm,在它前面50mm處有一光孔，直徑DI為30mm,若鈾上物點A在透鏡前方500mm處時，求系統(tǒng)的孔徑光丨源、入隧、出醋、視場光丨調(diào)、入窗、ijl窗？光孔回避銳A9、己知-光學翔疇件組成，透鏡I其焦距11' 二價-lOOImn,口徑D/=40mm;透鏡2的焦距/I'=-/1=120mm,口徑D2=30mm,它和透鏡I之間的距離為d!=20mm;光闌3口徑為20mm,它和道鏡2之間的距離d2=30mm。物點A的位置-200mm;試確定該光組中，哪一個光孔是孔徑光鬧。解答見第五章PPTo10、求解題9中光姐的視場光閣。解答見第五章PPTo第一章：幾何光學基水原理（理論學時34學時）討論題：幾何光學和物觀光學有什么區(qū)別？它們研究什么內(nèi)容？忠、考也：汽車駕駛室兩伽J和馬路轉(zhuǎn)彎處安裝的反光鏡為什么安做成凸面，而不做成平麗？一束光白破璃（n=l.5）進入水（n=l.:33），若以45o勿入射，試求折射角。遜明光線通過二表面平行的玻剩飯時，tl:謝光線與入射光線永遠::.行.為了從坦克內(nèi)部觀察外界目標，需要在坦克壁上開一個孔?假定坦克壁厚為200run，了L寬為L20mj,在孔內(nèi)部安裝一塊折射率為n=1.5H:的玻璃，厚度與裝甲限度相同，間在允許觀察者冃siri左右移動的條件下，能看到外界多大的1跑、范圍？—個等邊三角棱銳，若入M光線和j出射光線對梭鏡對稱，tii射光線對入射光線的偏轉(zhuǎn)fl為40?,求該梭!饒材料的聽射彩。構成透銳的樹表面的球心相丑惡侖的透饒稱為同心透鏡，同心透饒對光架起發(fā)散7ff//還是會聚作用？共制理想光學系統(tǒng)具有哪些成像蝕質(zhì)？第二章：共軸球面系統(tǒng)的物像關系(王里論學時：10學時，實驗學時，2學時)討論題：對于一個頭都J卸也1光學系統(tǒng)，如柴物平面傾斜于光粉，問；1{.像的兒何形狀是僑與物相似9為什么9思考如：符合規(guī)則有什么用處？為什么應川光學安定義符合規(guī)則？有一放映機，使用?個fUliJO反光銳地行統(tǒng)光照明，旳原經(jīng)過反光鏡以后成像在投影物千面±_光源商為lai圃，投影物商為4仙11D.要求光源像高等于物商.反光鏡離投影物平面距離為6001111.求該反光鏡的JIIJ芬：1徑等于多少？試用作圖法求位F凹的反光銳Jf何物體所成的像。吻你分別位r球心之外，球心和焦點之間，焦點和球麗頂點之關個不同的位置.試用作留法對位于氣中的遙鏡(j'>OJ=_j')分別對1、列物寄：一-2j',-j',丄,「,j',2L22求像中麗位置.試用作閣泌t位r交氣巾的負透鏡(/'<0,j=-j')分別對下列物距：-co.—2j，?V書焉,"八求像平面位置一己知I照相物銳的lhjij'=75毫米，被極索物位于jlhli旬x=-8,-10,—8,-6.-4.-2=*處，a式求FU相1點Jt應放在離物銳的像方然面多遠的地方？設一吻你對iE遠鏡J或像.其垂軸放大率等于一I「式求物可咅面與{象平麗的位置，并用作圖法驗ji[-EMiliH彼物饒物麗和I像平面之間的距離為180毫米.睡前h放大率為一5,求該物銳組的l：t\!f!fl肉開物3['-面的距離(不考慮物鏡組二支平面之間的上i)。已知航i可照相機物銳的l:\lNt!V=500毫米，飛機飛行高度為60°°米.栩機的幅畫為3尺X300毫米2.問每幅照片拍艇的地面面積-由一個正銳紐和?個負j連鏡組構成的被遠系統(tǒng)，前刻正淫銳的然ffl:!l1'=100毫米，后織負透饒的!叮fl11=—50呈米。姿求自第一細透鏡邊組合系統(tǒng)像方焦點2的距離為系統(tǒng)的組合民險的3.求二透鏡組之間的問隔d應為多少？組合焦距等于多少？如果:m在10!:,jj多少？如果:m在10!:,jj中的系統(tǒng)用來對10米遠的物平而成像，用移動第J組透銳的方法，佼i象平麗位「移動皿組合系統(tǒng)的J工焦于.00士，問透銳織移動的Ji向和移動距離？由jljj個系統(tǒng)構成的?個倒像系統(tǒng)，設第一組透鏡的l.tiS卡為fl.第-一組透銳的焦距為jy，物、嚴面位J第一組選銳的物方然于面上，求該倒像系統(tǒng)的￡軸放大斗I.出協(xié)j個問心的反射面代球麗的J4;心重合)構成的光學:系統(tǒng)，核'!1(!光線反射的順序第?個反射網(wǎng)；而結們的，第氣個反身麗是廿fl句L求系統(tǒng)的似「丿i負…；(恰好位于第一個反射到:面的頂點，習jj.睡個侏面的社徑廠1、'和：乎?之間的問備之間的關系.假定T.1微物饒山栩隔20毫米的兩個iW透鏡細構成，彷平面和1像平面之間的距離為180毫未.放大豐=-10X'耍求遠和說線通過；造鏡組時的彳扁角和U1lfl怨:，〉1(:遠鏡細的然違.一個聚光鏡，然險為1'=-100毫，*,結主求照明距離為5米遠的一個啟役為3米的園，問燈泡應安置在什么位直？已知一個同心透鏡叫=50毫米，W度d=10毫米，n=1.5163,求它的主平面和焦點位置.也彬放映機鏡頭的ffir/=120毫米.影片叫麗的尺寸為22X16毫米2?銀幕大小為6,6X1.R米2.廬電影機應放在t比悅和多遠的地五？如果把放映機移到肉銀革50米遠處，改用多大焦距的饒頭？須移動物鏡伎J,C盟侖j式間物銳此時應向物平而移動組！.主向.If而移動？移動距離為多少？第二章：戴晴的目視光學系統(tǒng)｛理論學時：6學時，實驗學時：2學旳0討論題：當進入己開泌的j院時，看不消周圍的人和缺位，為什么過一會就能看消了？當臼天走：11電影院時，感到光線將別強，這是為什么？思考題：入眼的視角分辨星彳I-么含義？為什么入眼的視角分辨東是何限的？正常人眼的遠點在什么地方？:6^.il：常入眼的般大調(diào)節(jié)范因為一10機1必；1｛近點距離為多少？用兩個負透鏡fiE沓構成一個!M遠鏡？為什么？假定用眼睛直接觀察敵人的tHW|t.可以在100米的距離仁右消頂克的編竹，如果要求距離2公里也能與1-的，隊!應該攸用兒倍的望遠餓？有一焦距為150毫米的物銳，似裝成一個6倍的望遠鏡，問織成*.協(xié)和J伽利略望遠鏡肘，曰銳的$8fi各為多少？銳筒明聚光燈使用直徑為200毫米的長（物銳利臼鏡之間的距離〉各為多少？焦距｛義上抽血微口銳的焦頗為17焦距｛義上抽血微口銳的焦頗為17毫米，使用叉線對準-冋階準誤差等于多少？燃燒:&離觀察窗1」）米，為了看消燃燒空內(nèi)的情況，需言采用一個實際視放人率為5倍的儀器，假定物鏡和1日銳之間的距離為200毫米〈物銳利自鏡的厚度均忽略不it）,試問物銳焦壓和i臼鏡焦距各為多大？若懐求祁度調(diào)節(jié)范圍為土5擬！度，仃銳的總移動最為多大？第五章：光學系統(tǒng)中成像光束的選擇｛理論學時：5學時）討論是2i:光學系統(tǒng)成像光束池擇應該根據(jù)遵循原則？思考J1!）［:為什么望遠鏡系統(tǒng)中成曦光束的在擇非常重要？在設計一個光學系統(tǒng)時，應如何考慮j剖罪于L役光闌和視場光凋？怎樣表示顯微鏡物銳的成像光榮大小和成像范回大?。客h鏡中是怎樣表示的？?般用顯微鏡的孔徑光闕選在什么地方？測量用顯微鏡的孔徑光闊塞在什么地方？為什么？第四章：平面鏡梭鏡系統(tǒng)（理論學時38學時）討論題：平商統(tǒng)棱銳系統(tǒng)有什么用途？思考題：單平面銳利雙平商銳旋轉(zhuǎn)有什么實際應用？如果樓求周視瞄準饒光輯11俯彳卬士15.，問輔音在直角棱銳應僑仰多大角度？平麗銳成像有哪些性質(zhì)'?.!fi-￥麗銳利雙:jz麗銳旋轉(zhuǎn)各有什么將點？假定望遠鏡物鏡的焦距為80毫米，通光口徑為20毫米，拄鯊'.場角CO=5。，在它后面50毫米處放一直；角屋脊棱鏡90一2,求梭銳的尺寸和像麗的位置.第六章：輻射度學和光度學基礎（理論學時：8學時）討論題：光通童車1輻射通最有什么區(qū)別？it論Jii0：發(fā)光強度、光照ft以及光亮度分別代表什么含義？思考：什么叫發(fā)光JE1?什么叫發(fā)光麗？如何表示人自I目發(fā)光點和發(fā)光麗的主觀光亮度？一般鵝絲臼熾叮各方向的平均發(fā)光強度（cd）大約和i燈泡的輻射功率（“）相等，問燈泡的發(fā)光效能為多人？右一直徑20厘米的球形磨砂燈泡，各方向均勻發(fā)光.光視效能為15lm/W右一直徑20厘米的球形磨砂燈泡，各方向均勻發(fā)光.光視效能為15lm/W,若在燈泡正下7J.2*處的光照皮為301x,問該燈泡的功率為多人？火丁泡的光亮度多人？用一個250W的浪鴿燈作為16毫米電影放映機的光源，光源的光視效能為30lm/W,燈丄丄的外形面積為5X7則」2,可以近似看作■個兩麗發(fā)光的發(fā)光麗，采用第-■種照明方式.燈泡的后麗加有球麗反光鏡，使燈絲的平均光亮度提高50%,很幕寬度為4米，放映物鏡的相對孔徑為1:1.8,系統(tǒng)的透過率t=0.6,求銀幕光照皮（16毫米放映機的片門尺寸為10X7uun2＞。設有一個投影物鏡，采用100胃的好泡pD明，燈泡的光在!i\效能為201U1廳，發(fā)光{豐直徑為4毫米、各方向均勻發(fā)光的球形燈絲，要求銀幕的光照度為60lx,銀幕離開投彩儀的距離為10米，投影儀片門究為20毫米，整個系統(tǒng)的透過率T=0.6,求投影物銳的焦距利相對扎徑。有一對稱黑物銳，相對孔徑為1:5.每億半焦距為200毫米,兩運鏡組相距20毫米,在透銳組中央有一個孔徑光閣。在物鏡前7J400毫米處有一個垂直光和的物體.光亮度為500（D/m2.如架不考慮系統(tǒng)的光能損失，求像平面光照皮。當物體位于無限遠時，像平面光P,{'tj;變又為多少？照相田光函數(shù)取自，曝光時間用機，假像管要求最低的像麗光HR度為20lx.假定天空的光亮度為2500ad/m2?光學:系統(tǒng)的透過且在T等于0.7,問要求使用多大相對于L徑的攝影物饒？第五光學系統(tǒng)成像光束選擇中，雙門望這銳的光學:系統(tǒng)中，所有的凹透銳都是用火石孩瑯制做的，凸透鏡都是用冕玻硝制傲的，透銳利梭鏡中的總的光陳氏為110毫米，計算光學主事件表面不鍍增透股和鍛泊透版兩種情況下系統(tǒng)的透過幕。50s.為了拍攝移動目標，’將曝光時間改為500s,問應取多大的光圈數(shù)？第七章：光學系統(tǒng)成像質(zhì)量評價（理論學時：7學時，實驗學時：4學時）討論題險驗實際光學：系統(tǒng)成像質(zhì)量的常用方法有卿幾乎P?思考題：在光學:系統(tǒng)設計階段常用的評價成像質(zhì)量的方法有哪兒科？光學系統(tǒng)包室主有哪兒科？畫圖說明。其私i光學系統(tǒng)制i上點有哪兒種像室上？和11夕、點有哪兒科呻.色像主主和色差?畫圖說明.什么叫理想光學系統(tǒng)的分辨率？它具有什么實際憨義？細想光學系統(tǒng)的分辨率是怎樣確定的？t式說明望遠鏡、照相物銳、顯微物銳的分辨率表示方法。光學傳遞函數(shù)在］物理意義是什么？和其它評價光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法相比，光學傳遞函數(shù)有什么優(yōu)點？用于跟蹤天空飛行「I標的電視攝影一、填空題1、 光學系統(tǒng)中物和像具有共領關系的原因是 2、 發(fā)生全反射的條件是 3、 光學系統(tǒng)的三種放大率是 、 、 ，當物像空間的介質(zhì)的折射率給走后，對于一對給定的共犧面，可提出一一種放大率的要求。4、 理想光學系統(tǒng)中，與像方焦點共輛的物點是 5、 物鏡和目鏡焦距分別為J珈=2mm和品'=25nlm的顯微鏡，光學筒長1:,?二4111JH,則該顯微鏡的視放大率為 物鏡的蠢軸放大率為 ’自鏡的視放大率為 6、 某物點發(fā)出的光經(jīng)理想光學系統(tǒng)后對應的最后出射光束是會聚同心光束，則該物點所成的是 （填"實"或"庭"）像。7、 人眼的調(diào)節(jié)包含 調(diào)節(jié)和 矽旬節(jié)。&復雜光學系統(tǒng)中設置場鏡的目的是 O9、 要使公共垂面內(nèi)的光線方向改變60度，則雙平面鏡夾角應 度。10、 近軸條件下，折射率為1.4的厚為14mm的平行玻璃板，其等效壘'氣層厚度為一一一一_mmoJI、設計反射棱鏡時，應使其展開后玻璃板的兩個表面平行，目的是12、 有效地提高顯微鏡分辨率的途徑是 o13、 近軸情況下，在空氣中看到水中魚的表現(xiàn)深度要比實際濃度 。一、填空他1、 光路是可逆的2、 光從光密媒質(zhì)射向光疏媒頁，且入射角大于臨界角p,其中，Sin10=n2/nio3、 錄軸放大率：角放大率：軸向放大率；4、 軸上無窮遠的物點5、 -20;-2;10TOC\o"1-5"\h\z6、 實7、 視度膛孔8、 在不影響系統(tǒng)光學特性的的情況下改變成像光束的位置，使后面系統(tǒng)的通光口徑不致過大。9、 3010、 1011、 保持系統(tǒng)的共抽性12、 提高數(shù)值孔役和減小波長J3、小；、簡答是且1、 什么是共軌光學：系統(tǒng)、光學系統(tǒng)物空問、像空間？答：光學:系統(tǒng)以-條公共軸線通過系統(tǒng)各表面的山里在中心，該軸線稱為光和“，這樣的系統(tǒng)稱為興輸光學系統(tǒng)。物體所在的空間稱為物宇間，｛象所在的空間稱為像空間。2、 如何確定光學系統(tǒng)的視埴光爵系統(tǒng)中除干L徑光闕以外的所有光闕對其前商所有的光學?零件成像樣ju防空間。這些像中，徑對入臆中心張角最小的一個像所對應的光商即為光學系統(tǒng)的書!場光闕-3、 共和h光學系統(tǒng)的像差和I也差卞有哪些？符.像差主3更有：球主主、15差（子午慈主主、弧矢墜主量｛象散、場!Hi、而!j變；包裝主要有?和1肉包裝（位置色室主）、倍再三色襲。4、 對自視光學儀器的興同安求是什么？答:視放大率|門@:大子1;通過儀器后出射光榮應為平行光束，Ml成像在無限遠，使人Uf栩當觀察無限遠物｛卒，處于自然放松無調(diào)節(jié)狀態(tài)。5、 什么日LI理想光學系統(tǒng)？答.：ae物像空間：I.>J為均勻透明介質(zhì)的條件下，物像空間符合"點對應）1、直線對應贏線、平頂劉應平面"的光學系統(tǒng)稱為理想光學系統(tǒng)。6、 什么是埋怨光學系統(tǒng)的分辨率？寫出望遠銳的分辨率表達式。答：假定光學系統(tǒng)/i皿象完全符合到恕，沒有像羨肘，光學系統(tǒng)能分辨的最小間俑e望遠銳的分辨率表達式一u=122Z/D。7、 幾何光學的基本定律及其內(nèi)容是什么？答：幾何光學的基木定律是直線傳播定律、獨立傳錨定律、反射?定律和折射疋律.直線傳播定律-光線在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。獨立傳播定律：不同光源的光在通過介質(zhì)某點時互不影響。反射定律：反射光線位于入劇I才I內(nèi)：反射角等于入射角：折射定律：折射光線位于入射面內(nèi)，入射角和折射角正眩之比，對兩種一定的介質(zhì)來說，是F■和入射角無關的常數(shù)斗sint=n|sin2-8、 H：tJM學系統(tǒng)的基j漿和2蓋面有哪些？其特性如何？答.理想光學系統(tǒng)的基點包括物方焦點、像礦焦點：物方丄點、像方丄點：物方節(jié)點、像方節(jié)點。基面包括：物方焦.IJL麗、像方熊平面：物方主平麗、像方丄平面：物方節(jié)平面、像｝1節(jié)平面。入射光線〈或其延長線〉過焦點時，其興非E光線平行與光軌：入tl光線過節(jié)點時，其共鈍光線與之平行；然；；p-巒上任一點發(fā)出的同心光束的共領光束為ST行光束，物方主平面與像方主平面興錮，且垂$山放大率為1o9、 用近前光學公式計算的像具有什么實際意義？答：作為衡量實際光學系統(tǒng)成像質(zhì)量的標準：用官近似表示實際光學系統(tǒng)所成像的位置和大10、 什么是光學系統(tǒng)的子L徑光倒豐U視場光闕？符-孔徑光闕是限制輒1J七物OJi義像光束立體角的光｛稽。視場光閣是限制物;FiiO上或物空間中我像范圍的光閣。11、 如何計算眼睛的視皮調(diào)節(jié)范圍？如何校iE常見非正常眼？11答：眼弱的視庭調(diào)節(jié)范圍為：入=氏一戸=/_一。常見非正常眼包報近視眼和遠視眼。近rP曲1曲熄將其i!1點校?i.EiI朋視距離，可以月1負透鏡進行校正；遠視眼是將其遠且校正到無限遠，可以用正透銳進行校汪。12、 顯微鏡的分辨率跟哪些參數(shù)有關？采取什么途徑可以提高顯微鏡的分辨率？答?顯微銳的分辨彩為和見其分辨率與波長手U物鏡數(shù)值孔徑有關。減小波長NA和提高數(shù)值孔徑可以提高顯微鏡的分姊率。囪NA=nsIDu可去1.1,在物和物銳之間浸以液體可增大物方折射率n,即可提高顯微銳的分辨率一13、 如何區(qū)分實物空間、應物空間以及實像空間和EE像空間？是否可按照空間位置71毛劃分物空間和像空間？解：實物空間：光學系統(tǒng)第一個刷面前的空間°虛物空間：光學系統(tǒng)第一個翩而盾的空間。實像空間：光學系統(tǒng)最后一個曲面后的空間。虛像空間：光學系統(tǒng)最后一個曲面前的空間。物空間和像空間在空間都是可以無限擴展的，不能按照空間進行劃分。2、 光學系統(tǒng)中可能有哪些光闌？解：限制輒匸物點成像光榮的口徑或立體角大小的孔徑尤闕；限制物平面上或物空間中成像的范圍即限制視場大小的視場光闌；用于產(chǎn)生漸暈的漸暈卅司:用于限制雜散光的消雜光闊。3、 光學系統(tǒng)有哪些單色幾何像弟和色像差？解：五科單包幾何像差是：球差、王雪差、像散、場曲、崎變。兩種缸像差是：位置色差（或軸向色差）、放大率色差（或毅軸色差）。二、作圖題i、求實物AB的像

乞求應物AB的像B，一一 一F HH，A，A產(chǎn)、3、求中在鏡反射后像的坐標系11向4、畫出底線框內(nèi)應放置問種梭鏡y乞6、求應徹AB的fey乞6、求應徹AB的fe7、畫出m線:ti!內(nèi)應放盟問種極鏡8、8、XZ9、畫出物體AB經(jīng)光組后的像。A'B',試作圖確定透鏡及其物方和像方焦點的位置，；Jt說明該薄透鏡是正還是負遠鏡。由圖可見，選鏡像方焦距/,>0,故應為jE透鏡。

L1、根據(jù)下列平面鏡梭鏡系統(tǒng)中的成像方向要求，回出虛線框內(nèi)所需的反^■棱鏡類型。yy yyy y此題答案不唯一（3分）四、計算川Qii、此題答案不唯一（3分）四、計算川Qii、光束投射到一水槌中，光束的一部分在頂頂反射而另一部分在底面反射，在口駕所示,式iiE明兩柬(曰、P2)返冋到入射介質(zhì)的光線是千行的

證明：由圖丙ffll=i2=iz=r] (2分〉曲折射定W可得：nsini,=n'sinr| (2仕》(2分〉t\sinB=n'sifl'師以i,=i3您故i3=i,片所以P，師以i,=i3您故i3=i,片所以P，平行了兒鸚-遠鏡，其物錢又雨’作放大鏡，其視角放大率亦為5倍。試求物2、己知1一個5倍的伽禾」皖、自鏡的焦距及望遠，解：物統(tǒng)做放大鏡時J物雨，得：=50mm叉望遠鏡的放大率為：所以巴=-"遠鏡筒長L#+fO=5O+(-lO)=4/0mn.3、光源位于f=30nun的透鏡前伺mm處"問屏放在何處能找到光源像？垂秫放大率等于多少9若光源及屏位置新捋不變，H可邊銳移到什么位置時，能在屏上重新獲得光源像，此時放大系等于多少？111肋、C= .f=30mm,I掃高:斯公式-; ==得C—L20mmW光源像在遙鏡后120iiini處。|3=7=釗/丿||0)=—1/34、由兩個焦距相等的育事透鏡組成一個光學系統(tǒng)，兩者之間的問距也等于遠鏡然跤，nnfl=fi=de用此系統(tǒng)對前方comm處的物體成像，□知lHlh放大率為-乞求喪事透銳的焦服及物像平ITii之間的共鄱8臣。解：吻你先經(jīng)過第一個透銳成像L.—60d解得」解得」0d_60-d60dpi=It=60-d=—d'Is-6O6O-d第■透銳的像再經(jīng)過第.透銳成像由過渡公式可得：1.=由過渡公式可得：1.=I,-d60dj ——a=60-d一生—玄0萬由離剪T公式有2 =-12d"d60-dP?=lz=60d因為卩=p^2=因為卩=p^2=-c[60^d60-d解得：d=3Cl)mm透鏡焦加f,=f2=d=3(￡)mmC〔22——_=6060貝。物像共扼距為：L=l,+d=11=60+300+1500=18cdiim5、一伍透鏡焦距為l°Em,—根棟長40mm,,；y放在透鏡的光粉it牽中點距離透鏡20Q1111L求：（1） 像Ii位置稠長短：（2） 榕繞中心轉(zhuǎn)9CP時，像的位置和大小@fff：（D棒兩直指點到透銳的距離分別為I!,--220mm,《--180mm根據(jù)高斯公式叫■_"：■：-4-1導e,efnurnur.e,=183.3mm9e2—225mm像的長短M=I!z—I!.=41.7mmA-U⑵t=-2° =40mm根據(jù)甜1Ji公式=—得I!e.fC=200mmP=y=r=21yI!-200y—fly—-40mm6、一組合系統(tǒng)如倒所示，部正透鏡的焦g為20mm.薄負透鏡的焦距為-20111111,兩單透鏡之間M^lLOmm, 當一物體位于正透鏡前方100mm處，求組合系統(tǒng)的垂'fill放大率和像的位置。解：m單正透銳*說人=—1inm,fl=20mm，因此有TOC\o"1-5"\h\z1 1I/I-100 20所以［,=25加加對負透統(tǒng)來說，‘2=[1-d=25—10=15mm,f2=-20mm,有II15 -20所以12=60mm,自J最后像位置在負透鏡后60nUll處。根據(jù)放大率卩=J3.J327、用■架繳的開普勒望遠鏡，通過…個觀察窗觀察位于距離500111111遠處的冃標，假定該望遠鏡的物銳利自鏡之間有足夠的調(diào)焦可能，該望遠鏡物銳焦'&P-.f'物=100mm,求此時儀苦苦的實際視放大率r等丁多少9解：(1)FI銳的焦w：f加二嚴?Q/-A20訕由高如公式125mm由高如公式125mm125—丄e-500 4%曲""=2隊%曲""=2隊—y/4=^_y2080宀 一y/80p頭際二一一一=_一一一一=6-.25只

得co限 y/5008、己知放大鏡焦8f'=25mm,通光孔徑DI=25mm,入眼磁孔DF2mm,它位于放大鏡后50mm處，匆創(chuàng)立位于放大鏡前23111111處。試確定系統(tǒng)的孔徑光闌和也以湯光閥，并求入瞠、叢!瞧及入筋、出窗的位置和大小。DI解：放人鏡前無光學苓件，』LDIF.本身就在物空間。F.ID.H童孔在物空間像的位置為.ID.1 1 JLnI/) f7[)=50nm,f=25mm9代人可得：I/)=-50mm因此(3=::.!L...=VP=一iID-50隧孔像的孔徑為D?=pif)2=-2mmo因贈子L關于光軸對稱，所以取D,=2mm