工程光学答案
武 汉 职 业 技 术 学 院
一、 填空题 1、f a
λ
'
， 线宽度 。 2、 30° 。
3、__不变_ _, 1
(1)d n
- 。
4、_菲涅耳衍射_ ， ___夫琅禾费衍射___ 。
5、____双折射_____， __负单轴晶体____。
6、(21)
0,1,2, (2)
m m π
+=±±, ___椭圆偏振光或圆片遮光_____ 。
7、
nl n l
'
'， 物像处于球面的两侧，成倒立缩小像 。 8、 有方向相同的振动分量__ ，__振动频率相同 ， _相位差稳定__ 。 9、__自然光___ ， _线偏振光___ , _部分偏振光__ 。 10、 明__， _暗 ，__明___。 11、_垂直___, _ 横波 ___。 12、_线__，__部分 _。 13、__25°__ 。
14、 等倾， _中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘密_,
2
λ
， 消失 。 15、 孔径光阑 ， 视场光阑 ， 景深 。 16、sin sin n I n I ''= ，n n '=-。 17、_分波面法__， __分振幅法____。
18、___等厚_ _， _暗_。
19、（1）光线从光密介质射入光疏介质（2）入射角大于临界角。
20、 3437.5nm。
21、光学系统的物方焦点F的共轭点是__无限远处的像点___ 。
22、（1）由反射和折射产生线偏振光（2）由晶体的二向色性产生线偏振
光（3）由晶体双折射产生线偏振光
23、不变化，有明暗变化但不完全消失，在极大和零之间变化。
24、2.55m
μ。
25、会，不会。
26、344m
μ。
27、 1.64 。
28、有一凹槽。
29、2d
λ
。
30、__偏振_____， _横波____，__纵波___，横波。
二、选择题
1、（C）
2、（E）
3、（C）
4、（B）
5、（A）
6、（D）
7、（C）
8、（C）
9、（B） 10、（C）
11、（C） 12、（C） 13、（B） 14、（A） 15、（C）
三、画图题
1、试利用符号规则作出下列光组和光线的实际位置。
r=－40mm , L=－100mm , U=－10o, L′=－200mm
2、画出虚物点A的像点A＇的位置。
法一：
法二：
法三：
3、如下图，作轴上实物点A的像A′。
4、一表面镀有一层二氧化硅（n
1=1.5）膜的硅片（n
2
=3.42）置于空气中，画
出入射光小角度入射时在各介质分界面上的反射光、折射光的S分量与P 分量的相位情况。
5、画出出射光束的成像方向。
6、画出焦点F、F＇的位置
7、试确定下图中棱镜系统的成像方向。
8、用作图法求出下图中物体AB的像。
9、下图中C为凹面镜的球心，请作图求出物体AB经凹面镜所成的像.
10、用作图法求出下图中物体AB的像。
11、折射率为n=1.5的薄膜置于空气中，以大于布儒斯特角的入射光入射时薄
膜上下表面上的反射光、折射光的S分量与P分量的相位情况。
12、画出下图出射光线的成像方向。
13、下图中C为凸面镜的球心，请作图求出虚物AB经凸面镜所成的像
14、在下图中标出轴上物点A、其像点A’、角、入射角、折射角、物方孔径
角、像方孔径角、球面曲率半径、物距、像距。
15、用作图法求出下图中物体AB的像。
三、简答题
1、答：一束光从空气进入水中，由折射定律
1122sin sin n i n i =和折射率关系12n n <，应有12i i >。如图所示，设
OO d '=，光束在空气中的横截面积为2
1c o s
2d i π?? ???，在水中为
2
2c o s
2d i π?? ???
。由于12i i >，12cos cos i i <，则光束在水中的横截面积大于在空气中的横截面积。
2、答：置于空气中的劈尖的干涉条纹是一些与其棱边平行的明暗相间的直条
纹，且其棱边处形成暗条纹。 劈尖形成明纹的条件为：2,1,2,3, (2)
nh m m λ
λ?=+== 劈尖形成暗纹的条件为：2(21)
,0,1,2,3 (2)
2
nh m m λ
λ
?=+
=+=
若将劈尖的上表面绕交棱顺时针旋转，由条纹间距公式2e n λ
θ
=
，即θ角变小，则条纹间距会变大；将劈尖的上表面向下平移，则条纹间距不变，但条纹会向远离交棱的方向移动。
3、答：主要区别在于，合成圆偏振光的两线偏振光的相位差恒为π/2的奇数
倍；而合成自然光的两线偏振光的相位是完全无关的。
4、答：将奇数波带或偶数波带挡住所制成的特殊光阑叫菲涅耳波带片。菲涅
耳波带片类似于透镜，具有聚光作用。
5、答：夫琅和费圆孔衍射爱里斑的角半径公式为00.61
a
λ
θ=，其中0θ为角半
径，λ为入射光的波长，a 为衍射圆孔的半径。
瑞利判据：如果一个点光源的爱里斑中心刚好和邻近的另一个点光源的爱里斑边缘（第一极小）相重合，则这两个点光源恰好能被这一光学仪器所分辨。
6、答：理想光组的基点、基面有：主面和主平面、焦点和焦平面、节点和节
平面。
节点具有以下特性：①凡是通过物方节点J 的光线，其出射光线必定通过像方节点J ′，并且和入射光线相平行。②对于处于同一介质中的光组，其节点和主点重合。
物方焦点F 的共轭点为无限远的像点。
7、答：惠更斯原理：波源在某一刻所产生的波前上的每一点都可以看作是发
出球面子波的新的波源（次波源），这些球面子波的包络面就是下一时刻的波前。
惠更斯－菲涅耳原理：波阵面Σ上每个面元d Σ都可看成是新的振动中心，它们发出次光波，在空间某一点P 的光振动是所有这些次 光波在该点的相干叠加。
8、答：①入射光为右旋圆偏振光，∴y 分量与x 分量的相位差
2(0,1,2,...)2
y x m m π
???π=-=+
=±±，两振动分量振幅相等，即00y x E E =。
②经快轴在Y 方向的/4λ波片后，y 分量与x 分量的相位差
2(0,1,2,...)2
m m π
??π'=-
==±±，即出射光成为振动在1、3象限且与Y
轴夹45°角的线偏振光。
③ 又经过快轴在Y 方向的/2λ波片后，y 分量与x 分量的相位差
(21)(0,1,2,...m m ??ππ'''=-=-=±±，即出射光成为振动在2、4象限且
与Y 轴夹45°角的线偏振光。 9、答：根据光在介质中的波长/n n λλ=，水的折射率4/3n =，则钠黄光在水中的波长589.3
442.04/3
n nm nm λ=
=。光的颜
色是由光波的频率决定，在不同的介质中，光的频率不变，所以在水中观察这束光，其颜色不变，仍为黄色。
10、答：杨氏双缝干涉实验装置如图，以干涉图样的中央条纹在如题三种情况
下的移动情况来说明干涉条纹的移动。
（1）如图由光源S 发出的两束光到中央条纹P 点的光程差满足
1122R r R r +=+，将光源向上平移，则12R R <，要满足中央条纹的光程差条件，则需12r r >，即条纹会向下平移；同理，当光源向下平移时，则条纹向上平移；（2）观察屏移离双缝，即图中D 值增大，因为条纹间距公式为D
e d
λ=
；（3）换用两个独立光源，使其分别照明双缝，则从1S 、2S 发出的光波不是相干光，不产生干涉，屏上一片均匀亮度。
11、答：光由入射时，全反射临界角为21sin /c i n n =，其中1n 和2n 分别为光密
介质和光疏介质的折射率，布儒斯特角为21tan /B i n n =，根据函数关
系，布儒斯特角又可以表示为21sin /B n
i n =，所以
s i n s n
B c i i <，故布儒斯特角始终小于全反射的临界角。 12、答：光的干涉合光强由相干光的光程差?决定，而干涉图样是等光程差点
的轨迹。若干涉场中各处?值不同，则出现明暗相间的干涉图样；若干涉场中各处?一样，整个视场中光强成均匀分布，没有条纹出现。例如在薄膜干涉的应用增反膜中，反射光的光程差2cos 2
nh i λ
'?=+
，
若以平行白光照射，由于n 、h 、i '一定，?仅由波长λ决定。若白光中某一波长恰满足相长干涉，则整个平面薄膜就均匀地呈现出这种波长的光的颜色。虽然薄膜上无条纹，但这仍是光的干涉现象。
13、答：z
υ
表示在z 方向任意一点的振动落后于坐标原点（或振源）的一个时
间间隔。而
z
ωυ
表示波函数的初相位。 14、答：待测透镜的曲率半径R 与标准球面曲率半径0R 间存在两种关系：
0R R >和0R R <。若0R R >，则将样板置于待测透镜上其接触部位如
下图中左图所示；若0R R <，则将样板置于待测透镜上其接触部位如下图中右图所示：
对于左图，要想待测透镜满足面形要求，应进一步研磨透镜的边缘。对于右图，则应进一步研磨透镜的中央部分。
对于左图，在样板周边加压时，空气隙缩小，条纹从边缘向中间移动；对于右图，在样板周边加压时，空气隙缩小，条纹从中心向边缘移动。
依据题意，在样板周边加压时光圈向中心收缩,则对应左图情况，应当进一步研磨透镜的边缘。
15、答：（A ）图对应的是虚物、实像；（B ）图对应的是实物、虚像；（C ）图对
应的是实物、虚像。
16、答：光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光线按直线传播。
光的独立传播定律：从不同光源发出的光线以不同的方向通过某 介质点时，彼此互不影响，各光线独立传播。
17、答：
如上图所示，由反射定律，从人的两端A 、B 两点发出的光线应都能射到人眼E 处，则在镜面上两个反射点的距离为
121111
()2222
O O AE EB AE EB AB =
+=+= 即平面镜的长度至少要有人身长的一半。与人离镜子的距离没有关
系。
18、答：两者不能合一，因为这两种光阑起着完全不同的作用。孔径光阑的作
用是限制轴上物点入射光束大小，并可选择轴外物点入射光束的位置；而视场光阑的作用是限制成像范围的大小。
19、答：不对，平面镜能对实物成虚像，对虚物则成实像，如下图所示。
20、答：理想单色平面光波场中各点的振幅相同，其波面是一平面，而线偏振
是指在垂直于传播方向的某一平面内，光矢量只改变大小而不改变方向，它的末端的轨迹是一条直线。光的单色性和光的光的线偏振态是两个不同的概念，故理想单色平面光波，其光波长、频率以及相速单一，其偏振状态并不一定是线偏振。 四、计算题
1、解：（1）由题意得光栅常数1
2.5400
d mm m μ=
= 又第四级缺级，4d
a ∴
= 则光栅的缝宽1
62541600
d a mm nm ==
=
（2）由sin d m θλ=可求得第二级衍射光谱的衍射角
3
2500
sin 0.42.510m d λθ?=
==? 光栅的缝总数5040020000N =?= ∴第二级衍射光谱的半角宽度
3
51.0910cos rad Nd λ
θθ
--?=
=
=?
（3）由A mN d λ
λ==得 500
0.0125220000
d nm nm mN λλ=
=
=?
2、解：由题意2SiO 劈尖的折射率与其上表面介质空气的折射率、下表面介质
Si 的折射率间满足如下关系
2SiO Si n n n <<空气
则2SiO 劈尖上表面的反射光对间无相位突变，光程差中不记半波损失 22SiO n h ∴?=
法一：由题意，在整个劈尖上看到七条暗纹，令光程差满足出现暗纹的
条件
22(21)
0,1,2, (2)
SiO n h m m λ
∴?==+=
当0m =时，对应第一条暗纹；则劈尖最高处第七条暗纹对应的
级数为6m =
∴SiO2薄膜的厚度 2(21)(261)589.3
1276.844 1.5
SiO m e h nm nm n λ+?+==
==?
法二：由光程差表示式知劈尖交棱处0h =，光程差为零满足明纹条件，
即劈尖交棱处为明纹，则画SiO2劈尖上的干涉条纹分布如下图
图中斜面上的实线表示明条纹，虚线表示暗条纹。
斜面上相邻两暗条纹间对应的高度差为h ?，由暗纹光程差
条件公式22(21)
0,1,2, (2)
SiO n h m m λ
∴?==+=可得2
2SiO h n λ
?=
由图知2
6.5589.3
6.5 6.5
1276.822 1.5
SiO e h nm nm n λ
?=?==
=?
3、解：由题已知589nm λ=， 1.32
N D
mm ρ=
=，0 1.5r m =；又为单色平行光照明，R ∴=∞
轴线与屏的交点是亮点还是暗点取决于小孔露出的波面部分所包含的半波带数N
222
63
0011 1.3() 1.91258910 1.510
N N N R r r ρρλλ-=+===≈??? N 为偶数，则该交点是一个暗点。若要使它变为亮点，则须N=1或N=3。
由2
N
N r ρλ=
得N ρ=当N=1
时，10.94mm ρ== 当N=3
时，3 1.63mm ρ== 其相应小孔直径分别为
11332 1.882 3.26D mm D mm ρρ====及
4、解：由题画图如下
已知n =1，n’ =1.6350,r =2.50cm ，l =-9.0cm ,代入求得 （1） 2.50
3.941.63501
n f r cm cm n n =-=-=-'-- 1.6350 2.50
6.441.63501
n f r cm cm n n '?'==='-- （2）0.6350
25.40.025n n D r m
?'-=== (3)由n n n n l l r
''--='得
1.635010.6350
11.449.0 2.5
l cm l '-=?='- （4）11.44
0.7771.6350(9.0)
nl n l β'=
==-'?-，是一倒立的缩小的实像。 5、解：（1）求中央峰的角宽度即求单缝衍射中央条纹的角宽度
则6
022*******.1040.012
rad rad a λθθ-???=?=== （2）中央峰内干涉主极大的数目为 0.0120.029212
1212170.012
d a b n K a a ++=+=+=+=?+= （3）求一级谱线的半角宽度先求一级谱线的衍射角 由sin d m θλ=
6162410sin 0.01520.0120.029
m d λθ-??===+
谱线的半角宽度为
6
51.5210cos rad Nd λ
θθ
--?=
=
=?
6、解：由题意画光学系统示意图如右 则物体AB 先经透镜L 1成像，
有1110,5l cm f cm '=-=，代入
公式111111
l l f -=''
计算得
1111110105
l cm l '-=?='-
将AB 经L 1所成像作为L 2的物，则有225,10l cm f cm '==-，代入公
式
2
22111
l l f -=''计算得 2
2
111
10510l cm l '-=?='- 透镜L 1的垂轴放大率11110
110
l l β'=
==--，透镜L 2的垂轴放大率2221025
l l β'=
==。∴光学系统的垂轴放大率12122βββ=?=-?=- 已知物高5y mm =，由y y
β'
=
得物高 5(2)10y y mm mm β'=?=?-=-
则小物体经过此光学系统最后成像在L2右侧10cm 处，像高10mm ，成倒立、放大的实像。
7、解：光线经过玻璃球成像可看作是先经过一个折射球面成像，再经过一个
反射球面成像。光路图如下：
对第一个折射球面，有11111 1.5r R n n l '====-∞，，，。由公式
1
111111
n n n n l l r ''--=
'有
111.51 1.51
3l R l R
-'-=?='-∞ 即成像于图中的A '点。
再经过反射球面成像，则像点A '可看成反射球面的物点，有
22r R l R =-=，。由公式
2
22112
l l r +='有
2
21123
R l l R R '+=?=-'- 即成像于图中的A ''点。
光线经反射球面反射后又入射到折射球面，即A ''经折射球面再
次成像，设成像于A '''点。根据光路的可逆性，将A '''视为物，A ''点视为像，
有333
351 1.5233R R r R n n l R ''====-=，，，。由公式3333333
n n n n
l l r ''--='有
331.51 1.51
2.55/3l R R l R
--=?= 即最终光束会聚于玻璃球后，距镀银球面顶点0.5R 处。 8、解：
设：透镜的折射率为n
物点A 经1r 折射成像在A'处，将已知条件mm l 50-=代入公式
r n n l n l n -=-''' 得 20
1
501'1-=--n l n …①
A'经2r 反射后，成像于B'点。故将''112l d l l =-=，代入反射面公式
r l l 2
1'1=
+，得：
10
1'1'112-=+l l …②
B'点再经1r 折射成像在B 点。根据光路的可逆性，将B 视为物，B'点视为像，有5)5(3=+=-d l ，代入折射公式，得：
20
1
51'12-=+n l …③
由①②③式解得： 6.1=n 9、解：由题意画光路示意图如下
如图所示，未插平行平板之前，物体经物镜出射的某条傍轴光线
C 会聚于像点1P 。当插入平行平板后，C 光受到平行平板的折射作用，
会聚于像点2P 。由平行平板的近轴光线轴向位移公式1
(1)l d n
'?=-
12
11
(1)60(1)201.5
PP d mm mm n =-=?-= 即像面将会向远离物镜的方向移动20mm 。
10、解：依题意，油膜上表面介质为空气（11n =），油膜的介质折射率2 1.32n =，
其下表面玻璃的折射率3 1.5n =
123n n n ∴<<
因此当油膜上表面反射光间干涉相消时，其光程差满足
22(21)(0,1,2,...)2
n h m m λ
?==+=
由题意，可列联立方程[]
4852 1.32(21)2
6792 1.322(1)12
nm h m nm h m ?'??=+????'??=-+??
解上面方程组得3
0.643m h m μ'=??=?
即油膜的厚度为0.643m μ。
11、解：①将21410cos[10()]2
z x E t c π
π=?-+与平面波的三角函数形式
00cos[()]z
E E t ω?υ
=-+对照，得
1413105102rad v Hz ω
ωππ
=?∴=
=? 141
210T s v
-=
=? 8146310210610cT m m λ--==???=? 振幅2010/E V m = 初相位02
π?=
②波沿着x +方向传播，电场强度矢量振动方向为z 轴方向。 12、解：依题意画示意图如下
分析题意，此题利用牛顿公式计算 已知1212
3...
4...18f f x mm x x ββ''=
=-==-?=①，②， 由示意图知1221118x x x x x x x -=-+??=+?=+ 则①②式可为
1121
37244(18)216f x x mm
f x x f mm '=-=-????
?''=-=-+=?? 即此光组的焦距为216mm 。
13、解：（1）已知移动后在相同视场范围内条纹数目变少，条纹变稀了，联系
工程光学基础
工程光学基础学习报告 ——典型光学系统之显微镜系统
由于成像理论的逐步完善，构成了许多在科学技术和国民经济中得到广泛应用的光学系统。为了观察近距离的微小物体，要求光学系统有较高的视觉放大率，必须采用复杂的组合光学系统，如显微镜系统。 ●显微镜的介绍 显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。光学显微镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。现在的光学显微镜可把物体放大1600倍，分辨的最小极限达0.1微米，国内显微镜机械筒长度一般是160mm。列文虎克，荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者。 显微镜是人类这个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前，人类关于周围世界的观念局限在用肉眼，或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。 显微镜把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还有助于科学家发现新物种，有助于医生治疗疾病。 ●显微镜的分类 显微镜以显微原理进行分类可分为光学显微镜与电子显微镜，而我们课堂上讲的是光学显微镜。 ●显微镜的结构 普通光学显微镜的构造主要分为三部分：机械部分、照明部分和光学部分。 ◆机械部分 （1）镜座：是显微镜的底座，用以支持整个镜体。 （2）镜柱：是镜座上面直立的部分，用以连接镜座和镜臂。 （3）镜臂：一端连于镜柱，一端连于镜筒，是取放显微镜时手握部位。 （4）镜筒：连在镜臂的前上方，镜筒上端装有目镜，下端装有物镜转换器。 （5）物镜转换器(旋转器)简称“旋转器”：接于棱镜壳的下方，可自由转动，盘上有3－4 个圆孔，是安装物镜部位，转动转换器，可以调换不同倍数的物镜，当听到碰叩声时，方可进行观察，此时物镜光轴恰好对准通光孔中心，光路接通。转换物镜后，不允许使用粗调节器，只能用细调节器，使像清晰。 （6）镜台(载物台)：在镜筒下方，形状有方、圆两种，用以放置玻片标本，中央有一通光孔，我们所用的显微镜其镜台上装有玻片标本推进器(推片器)，推进器左侧有弹簧夹，用以夹持玻片标本，镜台下有推进器调节轮，可使玻片标本作左右、前后方向的移动。 （7）调节器：是装在镜柱上的大小两种螺旋，调节时使镜台作上下方向的移动。 ①粗调节器(粗准焦螺旋)：大螺旋称粗调节器，移动时可使镜台作快速和较大幅度的升降，所以能迅速调节物镜和标本之间的距离使物象呈现于视野中，通常在使用低倍镜时，先用粗调节器迅速找到物象。 ②细调节器(细准焦螺旋)：小螺旋称细调节器，移动时可使镜台缓慢地升降，多在运用高倍
第三版工程光学答案
第一章 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小得像,若将屏拉远50mm,则像得大小变为70mm,求屏到针孔得初始距离。 解:在同种均匀介质空间中光线直线传播,如果选定经过节点得光线则方向不变,令屏到针孔得初始距离为x,则可以根据三角形相似得出: 所以x=300mm 即屏到针孔得初始距离为300mm。 4、一厚度为200mm得平行平板玻璃(设n=1、5),下面放一直 径为1mm得金属片。若在玻璃板上盖一圆形得纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都瞧不到该金属片,问纸片得最小直径应为多少？ 解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层得时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有: (2) 由(1)式与(2)式联立得到n0、
16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1、5得玻璃球上,求其会聚点得位置。 如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中得会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处？说明各会聚点得虚实。 解:该题可以应用单个折射面得高斯公式来解决, 设凸面为第一面,凹面为第二面。 (1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时得状态,使用高斯公 式: 会聚点位于第二面后15mm处。 (2) 将第一面镀膜,就相当于凸面镜 像位于第一面得右侧,只就 是延长线得交点,因此就是虚像。 还可以用β正负判断: (3)光线经过第一面折射:, 虚像 第二面镀膜,则:
得到: (4) 在经过第一面折射 物像相反为虚像。 18、一直径为400mm,折射率为1、5得玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于1 ／2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察,问瞧到得气泡在何处？如果在水中观察,瞧到得气泡又在何处？ 解: 设一个气泡在中心处,另一个在第二面与中心之间。 (1)从第一面向第二面瞧 (2)从第二面向第一面瞧 (3)在水中
天大工程光学(上)期末考试试卷及答案
工程光学（上）期末考试参考答案 一． 简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角 2。焦距影响成像的大小，相对 孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物 镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：球差、正弦差等。照相物镜则应校正与孔径 和视场有关的所有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？ 答：评价像质的方法主要有瑞利（Reyleigh ）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递 函数（OTF ）法等5种。瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。 二． 图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A'B'（图中C 为球面反射镜的曲率中心） 2．求像A'B' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向
天津大学2020硕士研究生初试考试自命题科目大纲807工程光学与光电子学基础
一、考试模块划分方式： 考试内容分为A、B 两个模块，考生可任选其中一个模块。A 模块为工程光学，B 模块为光电子学基础。 二、各模块初试大纲： A模块：工程光学 （一）考试的总体要求 本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。 考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。 （二）考试的内容及比例 考试内容包括应用光学和物理光学两部分。 “应用光学”应掌握的重点知识包括：几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下： 1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念，包括：四大基本定律及全反射的内容与现象解释；完善成像条件的概念和相关表述；几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。 2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用，包括：基点、基面的主要类型及其特点；图解法求像的方法；解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）；理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义；理想光学系统两焦距之间的关系；正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。 3、掌握平面系统的主要种类及应用，包括：平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用；反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别；光楔的偏向角公式及其应用等。 4、掌握典型光学系统的光束限制分析，包括：孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系；视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义；物方远心光路的工作原理；光瞳衔接原则及其作用；场镜的定义、作用和成像关系等。 5、了解像差基本概念，包括：像差的定义、种类和消像差的基本原则；7 种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。 6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点，包括：正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法；视觉放大率的概念、表达式及其意义；显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点；望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。 “物理光学”应掌握的重点知识包括：光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。具体知识点如下：
工程光学习题解答
第一章习题 1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则 可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。 3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。 4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：
(完整版)工程光学第三版课后答案1
第一章 2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的 光速。 解： 则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向 不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ， 所以纸片最小直径为358.77mm 。 8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：
(工程光学基础)考试试题库1
1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e 暗=f a λ ' ， 条纹间距同时可称为线宽度。 2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 30° 角。 3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ， 折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1 (1)d n - 。 4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 菲涅耳衍射，另一类为 夫琅禾费衍射 。 5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。n e 一、填空题 1．在单缝衍射中，设缝宽为a，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e暗= ___ ，条纹间距同时可称为。2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动角。3．光线通过平行平板折射后出射光线方向___ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d，折射率为n，则在近轴入射时，轴向位移量为_______ 。4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 ____ ，另一类为 _____ 。5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生 ________ 。n e 河北工业大学2019年硕士研究生招生考试 自命题科目考试大纲 科目代码：822 科目名称：工程光学基础 适用专业：仪器科学与技术、仪器仪表工程（专业学位） 一、考试要求 工程光学基础适用于河北工业大学机械工程学院仪器科学与技术专业、仪器仪表工程（专业学位）专业硕士研究生招生专业课考试。主要考察对于工程光学基础的基本概念、方法及运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 二、考试形式 试卷采用客观题型和主观题型相结合的形式，主要包括选择题、填空题、判断题、简答题、计算题、分析论述题、设计题等。考试时间为3小时，总分为150分。 三、考试内容 （一）几何光学基本定律与成像概念 1、几何光学的基本定律：折射定律、反射定律、全反射定律、马吕斯定律、费马原理等。 2、几何光学的基本概念：光波、折射率等。 （二）光线光路计算及近轴区成像 1、单个折射球面光线计算 能够利用公式进行实际光路中的光线轨迹运算。 2、近轴区单个折射球面及球面系统的成像物象位置关系计算 能够利用光线追迹计算结果初步判断光学系统的像差；能够利用近轴区的各种公式计算像的位置，像的大小并判断像的虚实。 （三）理想光学系统 1、理想光学系统的基本理论 能够利用共线成像理论求解基点和基面，并完成图解法求像。 2、理想光学系统的解析法求像 能够利用工作理想光学系统的各种计算公式计算理想光学系统的物象位置关系、计算像的大小、位置并判断像的虚实；能够利用节点的性质进行实际问题的分析。 3、光学系统的组合 利用两个理想光学组合等效系统的基点和基面的几何求解方法求解任何所需要的透镜。利用正切法将三个及以上系统的组合等效系统求解。 4、透镜 能够利用透镜的相关公式求解透镜的焦距和基点位置。 （四）平面与平面元件 1、平面元件简介 能够利用平面镜的成像特性解释各种有关平面镜的光学现象及成像特点。能够利用平面镜的旋转性、平移性、双面镜的成像特性进行系统设计。 2、平行平板 能够平行平板成像公式及成像特性解释有关光学现象并应用到实际之中。 3、反射棱镜及像方坐标系求解 能够利用反射棱镜像方坐标系及透镜在不同情况下的像方坐标系的求解方法求解系统的像方坐标系；能够利用棱镜的光学系统的成像方法进行光学系统分析。 4、折射棱镜及光楔 利用折射棱镜最小偏向角的原理解决实际光学问题；学生能够利用光楔的作用分析其在光学系统中的作用。 English Homework for Chapter 1 ancient times the rectilinear propagation of light was used to measure the height of objects by comparing the length of their shadows with the length of the shadow of an object of known length. A staff 2m long when held erect casts a shadow long, while a building’s shadow is 170m long. How tall is the building Solution. According to the law of rectilinear propagation, we get, 4.32170= x x=100 (m) So the building is 100m tall. from a water medium with n= is incident upon a water-glass interface at an angle of 45o. The glass index is . What angle does the light make with the normal in the glass Solution. According to the law of refraction, We get, ' 'sin sin I n I n = 626968 .05.145 sin 33.1sin =?= ' I 8.38='I So the light make 3. A goldfish swims 10cm from the side of a spherical bowl of water of radius 20cm. Where does the fish appear to be Does it appear larger or smaller Solution. According to the equation. r n n l n l n -'=-'' and n ’=1 , n=, r=-20 we can get 11416.110133 .15836.8)(5836.81165.02033.01033.11>-=??-=''= -='∴-=--+-=-'+='l n l n cm l r n n l n l β A 《工程光学基础》考试大纲 主要参考书目 1．工程光学基础教程，郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2008 2．工程光学（第4版），郁道银，谈恒英，机械工业出版社，2016 考试内容和考试要求 一、几何光学基本定律与成像概念 考试内容： 1、几何光学基本定律 2、成像基本概念与完善成像 3、近轴光学系统 考试要求： 1、掌握光学基本定律及几何光学基本概念 2、掌握成像概念与完善成像条件 3、掌握近轴光线及成像特点、掌握光轴光线成像计算 二、理想光学系统 考试内容 1、理想光学系统的基点与基面 2、理想光学系统的物像关系 3、理想光绪系统的放大率 4、理想光学系统的组合 考试要求： 1、掌握理想光学系统的基点与基面概念 2、掌握理想光学系统的求物像关系（作图法与计算法） 3、掌握理想光绪系统的放大率概念与相关计算 4、理解理想光学系统的组合方法及计算 三、平面系统 考试内容 1、平面镜成像 2、平行平板 3、反射棱镜 4、折射棱镜与光楔 考试要求： 1、掌握平面镜成像规律 2、掌握平行平板成像规律 3、掌握反射棱镜成像与成像方向判断 4、了解折射棱镜与光楔传光特性 四、光学系统中的光阑和光束限制 考试内容 1、光阑 2、照相系统中的光阑 3、望远镜系统中成像光束的选择 4、显微镜系统中的光束限制与分析 考试要求： 1、掌握光阑的分类及作用 2、掌握照相系统中光束限制分析 3、掌握望远镜系统中成像光束分析方法 4、掌握显微镜系统中的光束限制与分析 五、光度学 考试内容 1、辐射量与光学量及其单位 2、光传播过程中光学量的变化规律 3、成像系统像面的光照度 考试要求： 1、掌握光学量及其单位 2、理解光传播过程中光学量的变化规律 3、理解成像系统像面的光照度的计算 六、典型光学系统 考试内容 1、眼睛及其光学系统 第一章 3、一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变， 令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n =），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少 2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 1mm I 1=90? n 1 n 2 200mm L I 2 x 8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数 值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有： (2) 由（1）式和（2）式联立得到n 0 . 16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=的玻璃球上，求其会聚点的位置。如 果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决， 设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式： 第一章 几何光学基本定律 1. 已知真空中的光速c ＝38 10?m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65时，v=1.82 m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s 。 2. 一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： ,所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 3. 一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n =1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少？ 2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 1mm I 1=90? n 1 n 2 200mm L I 2 x 88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 4.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有： (2) 由（1）式和（2）式联立得到n 0 . 5. 一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决， 设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式： 会聚点位于第二面后15mm 处。 （2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜 天津大学工程光学（上）期末考试试卷 一．问答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？ 二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A 'B ' 2．求像A 'B ' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向 题2-3图 题2-2图 三．填空：（共10分，每题2分） 1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为： ①________________________________________________ ②________________________________________________ 2．转像系统分____________________和___________________两大类， 其作用是：_________________________________________ 3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________, 该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。 4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________, 题2-4图 题2-5图 题2-6图 ________________________和_______________________。 5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。 四．计算题：（共60分） 1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个x 6-=Γ的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位 置和焦距，并画出光路图。（10分） 2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。物A 位于第一球面前mm 50处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前mm 5，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n 。（20分） 3．已知物镜焦距为mm 500，相对孔径101 ，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为 mm 400，物镜最后一面到像平面的距离为mm 300。 （1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（8分） （2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为mm 2，求望远镜的视觉放大率；（4分） （3）求目镜的焦距、放大率；（4分） （4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分） （5）望远镜的分辨率；（2分） （6）如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。（2分） （7）画出光路图。（4分） 工程光学（上）期末考试参考答案 一． 简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角ω2。焦距影响成像的大小，相对 孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 天津大学2018年《807工程光学》考研大纲 一、考试的总体要求 本门课程的考试旨在考核学生有关应用光学和物理光学方面的基本概念、基本理论和实际解决光学问题的能力。 考生应独立完成考试内容，在回答试卷问题时，要求概念准确，逻辑清楚，必要的解题步骤不能省略，光路图应清晰正确。 二、考试的内容及比例： 考试内容包括应用光学和物理光学两部分。 “应用光学”应掌握的重点知识包括：几何光学的基本理论和成像概念、理想光学系统理论、光学系统中的光束限制、平面和平面系统对成像的影响、像差的基本概念和典型光学系统的性质、成像关系及光束限制等。具体知识点如下： 1、掌握几何光学基本定律与成像基本概念，包括：四大基本定律及全反射的内容与现象解释；完善成像条件的概念和相关表述；几何光学符号规则以及单个折射球面、反射球面的成像公式、放大率公式等。 2、掌握理想光学系统的基本理论和典型应用，包括：基点、基面的主要类型及其特点；图解法求像的方法；解析法求像方法（牛顿公式、高斯公式）；理想光学系统三个放大率的定义、计算公式及物理意义；理想光学系统两焦距之间的关系；正切计算法以及几种典型组合光组的结构特点、成像关系等。 3、掌握平面系统的主要种类及应用，包括：平面镜的成像特点及光学杠杆原理和应用；反射棱镜的种类、基本用途及成像方向判别；光楔的偏向角公式及其应用等。 4、掌握典型光学系统的光束限制分析，包括：孔径光阑、入瞳、出瞳、孔径角的定义及它们的关系；视场光阑、入窗、出窗、视场角的定义及它们的关系；渐晕、渐晕光阑、渐晕系数的定义；物方远心光路的工作原理；光瞳衔接原则及其作用；场镜的定义、作用和成像关系等。 5、了解像差基本概念，包括：像差的定义、种类和消像差的基本原则；7种几何像差的定义、影响因素、性质和消像差方法等。 6、掌握几种典型光学系统的基本原理和特点，包括：正常眼、近视眼和远视眼的定义和特征，校正非正常眼的方法；视觉放大率的概念、表达式及其意义；显微镜系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；临界照明和坷拉照明系统的组成、优缺点；望远系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；摄影系统的结构特点、成像特点、光束限制特点及主要参数的计算公式；投影系统的概念、计算公式以及其照明系统的衔接条件等。 “物理光学”应掌握的重点知识包括：光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、光的偏振和晶体光学基础等。其中傅立叶光学一章可作为部分专业（如：光科等）的选作内容。具体知识点如下： 1、掌握电磁波的平面波解，包括：平面波、简谐波解的形式和意义，物理量的关系，电磁波的性质等；掌握波的叠加原理、计算方法和4种情况下两列波的叠加结果、性质分析。 2、掌握干涉现象的定义和形成干涉的条件；掌握杨氏双缝干涉性质、装置、公式、条纹特 点及其现象的应用；了解条纹可见度的定义、影响因素及其相关概念（包括临界宽度和允许宽度、空 1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e 暗=f a λ ' ， 条纹间距同时可称为线宽度。 2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 30° 角。 3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1 (1)d n - 。 4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 菲涅耳衍射，另一类为 夫琅禾费衍射 。 5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。n e 工程光学（下）期末考试试卷 一、填空题（每题2分，共20分） 1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm ）垂直入射，若缝宽为0.1mm ，则第1极小出现在（ ）弧度的方向上。 2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm 的汇聚透镜，透镜焦距为50cm ，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是3 1066.6-?cm ，则光波波长为（ ）nm 。 3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o ，光栅常数d=1μm ，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（ ）nm 。 4．晶体的旋光现象是（ ），其规律是（ ）。 5．渥拉斯棱镜的作用（ ），要使它获得较好的作用效果应（ ）。 6．() =?? ? ?????????-??????-??????110 01 01 1111i i 利用此关系可（ ）。 7．波片快轴的定义：（ ）。 8．光源的相干长度与相干时间的关系为（ ）。 相干长度愈长，说明光源的时间相干性（ ）。 9．获得相干光的方法有（ ）和（ ）。 10． 在两块平板玻璃A 和B 之间夹一薄纸片G ，形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1所示。当稍稍用力下压玻璃板A 时，干涉条纹间距（ ），条纹向（ ）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角01>i ），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（ ）。 二、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分） 1． 简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变 化？ 1）增大透镜L 2的焦距； 2）减小透镜L 2的口径； 3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。 天津大学《工程光学》课程教学大纲 课程代码：2020015/2020016 课程名称：工程光学 学时：64 学分： 4 学时分配：授课：52 实验：12（内容及要求见实验教学大纲）授课学院：精仪学院更新时间：2011-6-14 适用专业：测控技术与仪器、电子科学与技术、信息工程（光电信息工程方向）、光电子技术科学、生物医学工程 先修课程：高等数学、大学物理 一．课程性质、教学目的与任务 本课程是一门专业基础课，主要讲授几何光学和物理光学方面的基本理论、基本方法和典型光学系统实例及应用。通过本课程的学习，学生应能对光学的基本概念、基本原理和典型系统有较为深刻的认识，为学习光学设计、光信息理论和从事光学研究打下坚实的基础。 二．教学基本要求 任课教师应以本课程大纲为依据，合理安排教学内容，认真备课；课堂教学中应尽可能充分利用多媒体课件、课程网站等现有教学资源，根据实际条件开展不同程度的双语教学实践；课堂教学后，要留一定数量的作业题，并坚持批改，以利掌握学生的学习情况；习题讲解和分析均不占课内学时；要及时与实验指导人员取得联系，安排相应课程实验，课程主讲教师必须全程参加实验指导1个班次。 学生应按要求参加全部的课堂教学活动，按要求完成作业；参加期中、期末考试，获得该课程学分。 通过本课程的学习，学生应掌握或了解以下基本内容： 1．系统掌握几何光学的基础理论，包括基本定律、球面和共轴球面系统理论、理想光学系统理论，平面镜与棱镜系统理论和光学系统中光阑的概 念。 2．掌握光学系统像差的基本概念、产生原因、危害和校正方法，了解像差的计算。 3．掌握三种典型的光学系统，即：显微系统、望远系统和摄影系统，并了解一些特殊的光学系统知识。 4．掌握光的电磁理论及光波叠加的相关知识。 工程光学第一章习题 1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到 针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。 3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。 4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1)工程光学期末考试题库试题含答案详解
2019河北工业大学考研大纲-822 工程光学基础
工程光学练习题(英文题加中文题含答案)
《工程光学基础》考试大纲
第三版工程光学答案[1]
工程光学基础教程-习题答案(完整)
天津大学20142015学年工程光学期末考试试卷.doc
天津大学2018年《807工程光学》考研大纲
(工程光学基础)考试试题库1
天大工程光学(下)期末考试试卷及答案
天津大学《工程光学》课程教学大纲
工程光学课后答案-第二版-郁道银(学习答案)