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应用光学习题(第四章)

应用光学习题(第四章)

应用光学习题(第四章)

应用光学习题解答

一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 30 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚

度为10 mm。 11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的是 保持系统的共轴性。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是提高数值孔径和减小波长。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度小。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中,sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2;10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、 12、 13、小 二、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间?

应用光学第四章复习进程

应用光学第四章

本章要点 1. 理想光学系统原始定义 2. 理想光学系统的焦点、焦平面、主点、主平面 3. 理想光学系统的节点 4. 理想光学系统的物像位置关系,牛顿公式和高斯公式 5. 理想光学系统物方焦距与像方焦距的关系 6. 理想光学系统的拉氏不变量 7. 理想光学系统的光焦度及其与焦距的关系 8. 理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系 9. 几个特殊位置的三种放大率 10. 理想光学系统的作图法 11. 理想光学系统的组合:作图法和计算法 12.远距型和反远距型理想光学系统模型 13. 多光组组合,正切计算法,截距计算法 14. 各光组对总光焦度得贡献

15. 焦距仪基本原理 16. 望远镜系统的理想光学系统模型 17. 视觉放大率概念 18. 望远镜与其他光组的组合 19. 薄透镜成像原理 20. 厚透镜的基点和基面及其与光组组合的关系 引言 单个折射球面(或反 射球面) 单薄透镜 对细小平面以细光束成完善像 实际光学系统对具有一定大小的物(视 场) 以宽光束(孔径) 一个光学系统必须由若干元件组成,经反复精密计算,使其成像接近完善。 开始时,首先将系统看成是理想的 §4-1 理想光学系统及其原始定义[返回本章要点]理想光学系统——像与物是完全相似的 物空间像空间

点——>共轭点 直线——>共轭直线 直线上的点——>共轭直线上的共轭点 理想光学系统理论——高斯光学 §4-2 理想光学系统的基点和基面 一、焦点F,F’与焦平面[返回本章要点] 物方无穷远A F’: 后焦点,像方焦点 轴上物点 F A’( 处)F:前焦点,物方焦点 A→ F’:物方无穷远垂轴平面的共轭平面为通过 F’的垂轴平面(后焦平面,像方 焦面) F’→A:像方无穷远垂轴平面的共轭平面为物方过 F 的垂轴平面(前焦平面,物 方焦面) 注意:这里F与F’不为共轭点,A与A’也不为共轭点 二、主点H,H’和主平面[返回本章要点] 延长 TE1,FS1交于Q H,H’亦为一对共轭 点 延长 SkR,EkF’交于Q’点

应用光学试题及答案

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页) 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号: 共 2 页 第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日 分数_________ 一.简答题(15分)(写在答卷纸上) 1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容? 2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)? 3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。 二.作图题(15分)(画在试卷上) 4.(5分)已知焦点F 和F ’和节点J 和J ’(见图2),求物方主点H 和像方主点H ’ 。 5.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。 J F ’ F J ’ 图2 z y x A B C D 图1

授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注:请命题人标明每道考题的考分值。 中国海洋大学命题专用纸(附页) 2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号:共 2 页第 2 页

三.计算题(70分) 6.(10分)某被照明目标,其反射率为ρ=,在该目标前15m距离处有一200W的照明灯,各向均匀发光,光视效能(发光效率)为30lm/W,被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求:(1)该照明灯的总光通量;(2)被照明目标处的光照度;(3)该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7.(10分)显微镜目镜视角放大率为Γe=10,物镜垂轴放大率为β=-2,NA=,物镜共轭距为180mm,物镜框为孔径光阑,求:(1)显微镜总放大率,总焦距。(2)求出瞳的位置和大小。8.(15分)一个空间探测系统(可视为薄透镜),其相对孔径为1:,要求将10km处直径为2m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上,物体所成像在探测器靶面上为内接圆,问此系统的焦距应该为多少?口径为多少?所对应的最大物方视场角是多少?(一英寸等于毫米,探测器靶面长与宽之比为4:3) 9.(10分)有一个薄透镜组,焦距为100mm,通过口径为20mm,利用它使无限远物体成像,像的直径为10mm,在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜(棱镜的玻璃折射率为,透镜展开长度为L=,D为棱镜第一面上的通光口径),求棱镜的入射面和出射面的口径,通过棱镜后的像面位置。 10.(15分,A、B任选) A.有一个焦距为50mm的放大镜,直径D=40mm,人眼(指瞳孔)离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体,瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑,入瞳和出瞳的位置和大小,并求系统无渐晕时的线视场范围。 B.有一开普勒望远镜,视放大率Γ=8,物方视场角2ω=8?,出瞳直径为6mm,物镜和目镜之间的距离为180mm,假定孔径光阑与物镜框重合,系统无渐晕,求(1)物镜焦距,目镜焦距;(2)物镜口径和目镜口径;(3)出瞳距离。 11.(10分,要求用矩阵法求解)有一个正薄透镜焦距为8cm,位于另一个焦距为-12cm的负薄透镜左边6cm处,假如物高3cm,位于正透镜左边的24cm处,求像的位置和大小。 四.附加题(10分) 12.谈谈你对《应用光学》课程教学和课程建设的设想和建议。

应用光学试卷14清考卷

东莞理工学院(本科)试卷 2013 --2014 学年第 2 学期 《 应用光学 》清考试卷 开课单位: 电子工程学院 ,考试形式:开卷,允许带 计算器 入场 一、选择题(共12分 每题 2 1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时,应使 ( ) A. 物镜远离分划板 B. 物镜靠近分划板 C. 目镜远离分划板 D. 目镜靠近分划板 2. 负透镜对 ( ) A. 实物只能成实像 B. 实物只能成虚像 C. 虚物只能成实像 D. 虚物只能成虚像 3. 200 度的近视眼,应配戴的眼镜的焦距为 ( ) A. 200mm B. 500mm C. -500mm D. –200mm 4. 拍摄人像艺术照,为突出主要人物,应选用哪种镜头 ( ) A. 焦距大,F 数与对准距离小 B. 对准距离与F 数大,焦距小 C. 对准距离与焦距大,F 数小 D. 对准距离小、焦距与F 数大 5. 光学系统中场镜的作用是: A 改变成像光束的位置 B 减小目镜的尺寸 C 不改变像的成像性质 D 以上都正确 6.棱镜系统中加入屋脊面,其作用是: A. 改变光轴的方向 B. 改变主截面内像的方向 C. 改变垂轴于主截面方向上像的方向 D. 以上都正确 二、填空题(共12分 每题2分) 1、发光强度的单位是( ),光通量的单位是( ),光照度的单位 是( ),光亮度的单位是( )。

2、几何像差主要有七种,它们是(),(),(),(),(),(),(),其中()不影响像的清晰度。 3、激光的准直系统实际上是一个()。 4、最常用的共轴系统的基点是(),光学系统中角放大率等于1的一对共轭点称为()。 5、光学系统的三种放大率是。 6、平面反射镜成像的垂轴放大率为,物像位置关系为。如果反射镜转过α角,则反射光线方向改变。 三、简答题(共12分每题4分) 1、简述孔径光阑位置在目视光学系统和投影计量光学系统中的安放原则。 2、简述何谓“像方远心光路”,举例说明在什么时候使用该光路。

应用光学习题及答案

武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称应用光学专业班级0501~03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题(每题 1 分,共 5 分) 1.发生全反射现象的必要前提是: A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2.周视照相机可以拍摄大视场景物,其利用的: A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3.在望远镜的视度调节中,为适应近视人群,应采取的是: A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜 4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用是: A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5.光学系统中场镜的作用是: A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题(每题 2 分,共 10 分) 1.显微镜中的光学筒长指的是()2.光学系统中像方顶截距是()3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是()4.望远系统中物镜的相对孔径是()

5.棱镜的转动定理是() 三、简答题(共 20 分) 1.什么叫孔径光阑它和入瞳和出瞳的关系是什么(4 分) 2.什么叫视场光阑它和入窗和出窗的关系是什么(4 分) 3.几何像差主要包括哪几种(4 分) 4. 什么叫远心光路其光路特点是什么(4 分)

四、分析作图题(共 25 分) 1.已知正光组的F 和F’,求轴上点 A 的像,要求用五种方法。(8 分) 2. 已知透镜的焦距公式为f ' nr1,l ' H f ' n 1d , l H f ' n 1d , r d nr nr ) ( n 1) r 2 r 分析双凹透镜的基点位置,并画出 FFL、BFL 和 EFL 的位置。(9 分) 3.判断下列系统的成像方向,并画出光路走向(8 分) (a)(b) 五、计算题(共 35 分) 1.由已知f150mm,f2150mm的两个薄透镜组成的光学系统,对一实物成一放大 4 倍的实像,并 且第一透镜的放大率12,试求:1.两透镜的间隔;2.物像之间的距离;3.保持物面位置不变,移动 第一透镜至何处时,仍能在原像面位置得到物体的清晰像与此相应的垂铀放大率为多大(15 分)

应用光学习题

应用光学习题. 第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时: 4 学时 ) ?讨论题:几何光学和物理光学有什么区别它们研究什么内容 ?思考题:汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面,而不做成平面 ?一束光由玻璃( n= )进入水( n= ),若以45 ° 角入射,试求折射角。 ?证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线永远平行。 ?为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ,孔宽为 120mm ,在孔内部安装一块折射率为 n= 的玻璃,厚度与装甲厚度相同,问在允许观察者眼睛左右移动的条件下,能看到外界多大的角度范围 ?一个等边三角棱镜,若入射光线和出射光线对棱镜对称,出射光线对入射光线的偏转角为40 °,求该棱镜材料的折射率。 ?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜,同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用?共轴理想光学系统具有哪些成像性质 第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时: 10 学时,实验学时: 2 学时 ) ?讨论题:对于一个共轴理想光学系统,如果物平面倾斜于光轴,问其像的几何形状是否与物相似为什么 ?思考题:符合规则有什么用处为什么应用光学要定义符合规则 ?有一放映机,使用一个凹面反光镜进行聚光照明,光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为 10mm ,投影物高为 40mm ,要求光源像高等于物高,反光镜离投影物平面距离为 600mm ,求该反光镜的曲率半径等于多少 ?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外,球心和焦点之间,焦点和球面顶点之间三个不同的位置。 ?试用作图法对位于空气中的正透镜()分别对下列物距: 求像平面位置。

应用光学试题(11月)

应用光学试题 一、问答题 1、在几何光学框架内,光的传播规律可归纳为四个基本定律,请分别简述其内容。 (1)光的直线传播定律:在各向同性介质中,光沿直线传播。 (2)光的独立传播定律:从不同的光源发出的光束以不同的方向通过空间某点时,彼此互不影响,各光束独立传播。 (3)反射定律:入射光线、反射光线和投射点法线三者在同一平面内,入射角和反射角二者绝对值相等且符号相反,即入射光和反射光在法线两侧。 (4)折射定律:入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内,入射角的正弦与折射角的正弦之比与入射角的大小无关,而与两种介质的性质有关。对一定波长的光线,在一定温度和压力的条件下,该笔直为一常数,等于折射光线所在介质的折射率n'和入射光线所在介质的折射率n之比。 2、请概述光线与波面的概念,以及几何像差与波像差的概念。 (1)几何光学中把光看作是光线。光波是电磁波,向周围传播,在某一瞬时,其振动相位相同的各点所构成的曲面称为波面。在各向同性介质中,光沿着波面的法线方向传播,可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。 (2)几何像差是几何光线经过光学系统后的实际光路相对于理想光路个偏离量。波像差是经过光学系统后的实际波面和理想波面之间的偏差。 3、何为马吕斯定律?光学系统成完善像的条件是什么? (1)马吕斯定律:垂直于波面的光束(法线集合)经过任意多次反射和折射后,无论折射面和反射面的形状如何,出射光束仍垂直于出射波面,保持光线束仍为法线集合的性质;并且入射波面和出射波面对应点之间的光程均为定值。 (2)光学系统成完善像的条件: a:点物成点像,即物空间每一点在像空间都有唯一的的点与之对应。 b:物空间每一条线在像空间都有唯一的直线与之相对应。 c:物空间的任一点位于一条直线上,那么在像空间内共轭点必定在该直线的共轭线上。 4、何为阿贝不变量和拉赫不变量?它们的物理意义是什么? (1)阿贝不变量:1111''Q n n r l r l ????=-=- ? ????? ;其物理意义是,近轴区,一折射面的物空间和像空间的一对共轭点的位置是确定的。 (2)拉赫不变量:'''nyu n y u J == ,'''nytgu n y tgu J == ;进入光学系统的总能量是保持不变的(前者针对近轴区而言,后者是对前者的推广,是系统对任意大小物体用任意光束成像的普式)。 5、请写出牛顿成像公式和高斯成像公式,及用示意图给出公式中各个参量。

应用光学习题解答13年教学提纲

应用光学习题解答13 年

收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质 的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光 束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的 是。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中, sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2; 10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、保持系统的共轴性 12、提高数值孔径和减小波长 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

完整word版,应用光学试题及答案,推荐文档

2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学B 课程号:共 2 页第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日分数_________ 一.简答题(20分)(写在答卷纸上) 1.(5分)简述费马原理。 2.(5分)光学系统的孔径光阑和视场光阑能否合一,为什么? 3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。 4.(5分)什么是物方远心光路,举例说明其作用。 二.作图题(15分)(画在试卷上) 5.(5分)已知焦点F和F’和节点J和J’(见图2),求物方主点H和像方主点H’。 6.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。 授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注:请命题人标明每道考题的考分值。 J F’F J’ 图2 z y x A B C D 图1

2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 B 课程号: 共 2 页 第 2 页 三.计算题(65分) 7.(15分)有一个功率为200W ,发光效率为15lm/W 的灯泡,在其下方2m 处放置一个直径为 3m 的圆桌,求圆桌中心和边缘处的光照度。 8.(15分)一个空间探测系统(可视为薄透镜),其相对孔径为1:1.2,要求将10km 处直径为2 m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上,物体所成像在探测器靶面上为内接圆,问此系统的焦距应该为多少?口径为多少?所对应的最大物方视场角是多少?(一英寸等于25.4毫米,探测器靶面长与宽之比为4:3) 9.(15分)已知望远镜物镜mm f 1000' 1=,口径mm D 501=,目镜mm f 200' 2=,口径 mm D 202=,物镜目镜间距mm d 1200=,在其共同的焦平面上放置一个直径mm D 163=的光栏,求此系统对∞远物的入瞳,出瞳,入窗,出窗的位置和大小,及物象方视场角的大小。 10.(20分)有一个由f1’=100mm, f2’=-50mm 两个薄透镜组成的摄远型望远物镜,要求由第一组 透镜到组合系统像方焦点的距离与系统的组合焦距之比为1:1.5,求两透镜之间的距离d 应为多大?组合焦距等于多少?如果将上述系统用来对10m 远的物平面成像,用移动第二组透镜的方法,使像平面位于移动前组合系统的像方焦平面上,问透镜组移动的方向和距离。

应用光学第四章

1. 理想光学系统原始定义 2. 理想光学系统的焦点、焦平面、主点、主平面 3. 理想光学系统的节点 4. 理想光学系统的物像位置关系,牛顿公式和高斯公式 5. 理想光学系统物方焦距与像方焦距的关系 6. 理想光学系统的拉氏不变量 7. 理想光学系统的光焦度及其与焦距的关系 8. 理想光学系统的垂轴放大率、沿轴放大率和角放大率及其关系 9. 几个特殊位置的三种放大率 10. 理想光学系统的作图法 11. 理想光学系统的组合:作图法和计算法 12.远距型和反远距型理想光学系统模型 13. 多光组组合,正切计算法,截距计算法 14. 各光组对总光焦度得贡献 15. 焦距仪基本原理 16. 望远镜系统的理想光学系统模型 17. 视觉放大率概念 18. 望远镜与其他光组的组合 19. 薄透镜成像原理 20. 厚透镜的基点和基面及其与光组组合的关系

引言 单个折射球面(或反射 球面 ) 单薄透镜 对细小平面以细光束成完善像 实际光学系统对具有一定大小的物(视 场) 以宽光束(孔径) 一个光学系统必须由若干元件组成,经反复精密计算,使其成像接近完 善。 开始时,首先将系统看成是理想的 §4-1 理想光学系统及其原始定义[返回本章要点] 理想光学系统——像与物是完全相似的 物空间像空间 点——>共轭点 直线——>共轭直线 直线上的点——>共轭直线上的共轭点 理想光学系统理论——高斯光学 §4-2 理想光学系统的基点和基面 一、焦点F,F’与焦平面[返回本章要点] 物方无穷远A F’: 后焦点,像方焦点

轴上物点F A’( 处)F:前焦点,物方焦点

A→F’:物方无穷远垂轴平面的共轭平面为通过F’的垂轴平面(后焦平面,像 方焦面) F’→A:像方无穷远垂轴平面的共轭平面为物方过F 的垂轴平面(前焦平面, 物方焦面) 注意:这里F与F’不为共轭点,A与A’也不为共轭点 二、主点H,H’和主平面[返回本章要点] 延长 TE1,FS1交于Q H,H’亦为一对共轭 点 延长 SkR,EkF’交于Q’点 H,H'——物(像)方主点,前(后)主点,QH,Q'H'——物(像)方主面,前(后)主面,且HQ与H'Q'共轭,β = 1,物、像方主面是一对β=1的物像共轭面 光学系统总包含一对主点(主平面),一对焦点(焦平面),前者是一对共轭点(面),后者不是 像方焦距,后焦距 物方焦距,前焦距 只要一对主点、一对焦点的相对位置一定,一个光学系统的理想模型就定了。 单个折射球面、球面镜和薄透镜都相当于两个主面重合在一起的情况。 单个折射球面球面镜薄透镜

应用光学习题及答案

应用光学习题及答案 武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称应用光学专业班级0501~03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题(每题1分,共5分) 1.发生全反射现象的必要前提就是: A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2.周视照相机可以拍摄大视场景物,其利用的: A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3.在望远镜的视度调节中,为适应近视人群,应采取的就是: A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜与目镜 4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用就是: A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确 5.光学系统中场镜的作用就是: A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题(每题2分,共10分) 1.显微镜中的光学筒长指的就是() 2.光学系统中像方顶截距就是() 3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则就是() 4.望远系统中物镜的相对孔径就是() 5.棱镜的转动定理就是() 三、简答题(共20分) 1.什么叫孔径光阑?它与入瞳与出瞳的关系就是什么?(4 分) 2.什么叫视场光阑?它与入窗与出窗的关系就是什么?(4 分) 3.几何像差主要包括哪几种?(4 分) 4、什么叫远心光路?其光路特点就是什么?(4 分)

应用光学习题及答案 四、分析作图题(共25分) 1、已知正光组的F与F’,求轴上点A的像,要求用五种方法。(8分) 2 、已知透镜的焦距公式为f '= nr1 , l 'H= -f ' n -1 d , l H = - f ' n -1 d , ? r d ? nr nr ( n -1 ) ? n( 1 - ) + ( n -1) ? ? r2 r 2 ? 分析双凹透镜的基点位置,并画出FFL、BFL与EFL的位置。(9分) 3 、判断下列系统的成像方向,并画出光路走向(8分) (a)(b) 五、计算题(共35分) 1.由已知f1'=50mm,f2' = -150mm的两个薄透镜组成的光学系统,对一实物成一放大 4 倍的实像,并 且第一透镜的放大率β1= -2? ,试求:1、两透镜的间隔;2、物像之间的距离;3、保持物面位置不变,移动第一透镜至何处时,仍能在原像面位置得到物体的清晰像?与此相应的垂铀放大率为多大?(15分) 2.已知一光学系统由三个零件组成,透镜1: f1'= -f1=100 ,口径D1=40 ;透镜2: f2' = -f2=120 ,口径D2 =30 ,它与透镜1之间的距离为d1=20 ;光阑3口径为20mm,它与透镜2之间的距离d2=30。物点A 的位置L1= -200 ,试确定该光组中,哪一个光孔就是孔径光阑,哪一个就是视场光阑?(20分)

应用光学各章知识点归纳

第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面:某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面,简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播,与波面对应的法线束就是光束。 波前:某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律: 1)直线传播定律:在各向同性的均匀透明介质中,光沿直线传播,相关自然现象有:日月食,小孔成像等。 2)独立传播定律:从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响,各光线独立传播。 3)反射定律:入射光线、法线和反射光线在同一平面内,入射光线和反射光线在法线的两侧,反射角等于入射角。 4)折射定律:入射光线、法线和折射光线在同一平面内;入射光线和折射光线在法线的两侧,入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比,即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆:光沿着原来的反射(折射)光线的方向射到媒质表面,必定会逆着原来的入射方向反射(折射)出媒质的性质。 光程:光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质:光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质:单晶体(双折射现象) 马吕斯定律:光束在各向同性的均匀介质中传播时,始终保持着与波面的正交性,并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 费马原理:光总是沿光程为极小,极大,或常量的路径传播。 全反射临界角:1 2 arcsin n n C = 全反射条件: 1)光线从光密介质向光疏介质入射。 2)入射角大于临界角。 共轴光学系统:光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点:物/像光束的交点。 实物/实像点:实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点:由光线延长线构成的成像点。 共轭:物经过光学系统后与像的对应关系。(A ,A ’的对称性) 完善成像:任何一个物点发出的全部光线,通过光学系统后,仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件:物点和像点之间所有光线为等光程。

应用光学各章知识点归纳

第一章几何光学基本定律与成像概念 波面:某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面, 为光波波阵面的传播,与波面对应的法线束就是 光束。 波前:某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律: 1)直线传播定律: 在各向冋性的均匀透明介质中,光沿直线传播,相关自然现象有: 日月食,小孔成像等。 2)独立传播定律: 从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中 的某点时彼此不影响,各光线独立传播。 3) 反射定律:入射光线、法线和反射光线在同一平面内,入射光线和反射光线在法线 的两侧,反射角等于入射角。 4) 折射定律:入射光线、法线和折射光线在同一平面内;入射光线和折射光线在法线 的两侧,入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率 (折射)光线的方向射到媒质表面,必定会逆着原来的入射方 向反射(折 射)出媒质的性质。 光程:光在介质中传播的几何路程 S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质: 光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质:单晶体(双折射现象) 马吕斯定律:光束在各向同性的均匀介质中传播时, 始终保持着与波面的正交性, 并且入射 波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 全反射临界角:C = arcsin 全反射条件: 1) 光线从光密介质向光疏介质入射。 2) 入射角大于临界角。 共轴光学系统: 光学系统中各个光学兀件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点:物/像光束的交点。 实物/实像点: 实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点: 由光线延长线构成的成像点。 共轭:物经过光学系统后与像的对应关系。( A , A'的对称性) 完善成像:任何一个物点发出的全部光线, 通过光学系统后,仍然聚交于同一点。每一个物 之比,即 sin I sin I n' n 简称波面。光的传播即 光路可逆:光沿着原来的反射 费马原理: 光总是沿光程为极小,极大,或常量的路径传播。 n 2 n i

应用光学期末复习题辩析

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_________________。 10.在通常所说的七种像差中,沿轴方向度量的有__ _ 、__ 、__和__ __。 11.在七种初级像差中,宽光束像差有几种? _______。 12.在带分划板的开普勒望远镜中,是孔径光阑,是视场光阑,若存在渐晕,则是渐晕光阑。13.唯一没有像差的光学零件为()。 14、当保持入射光线的方向不变,而使平面镜转150角,则反射光线将转动( 300)角。 15. 一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处,则该球面镜的曲率半径等于()。 2.理想光学系统中,无限远轴上物点与()是一对共轭点,而无限远轴上像点的共轭点是()。3.光线经过夹角为 的双平面镜反射后,出射线与入射线的夹角为()。 4.光学系统的几何像差可分为()种,其中()种为单色像差,()种为色差。()是轴上点唯一的单色像差,而()是主光线像差,只使像产生失真,并不影响像的清晰度。 5.角放大率、轴向放大率和垂轴放大率三者之间的关系为拉赫不变牛顿公式以为坐标原点。6.转像系统分__ _和_____两大类,其作用是:_ 1、偶数个平面反射镜成 ( ),奇数个平面反射镜则成 ( )。单个平面镜绕着和入射面垂直的轴转动α角,反射光线和入射光线之间的夹角将改变 ( )。 2、物方节点与()共轭,像方焦点与()共轭,物方焦点与()共轭。 3、单个折射球面的主点位在();反射球面的焦点位于()。 4、光学系统的孔径光阑限制(),视场光阑限制()。在物方远心光路中,孔径光阑位于()。 5、共轴系统中()放大率等于1的一对共轭面叫主平面,()放大率等于1的一定共轭面叫节平面,在()的情况下,主平面与节平面重合。 6、轴上像点的像差有()和()。 8.在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中,对轴上点成像产生圆形弥散斑的有a. 1 种 b. 2 种 c. 3 种 d. 以上都不对 9 以下几种初级像差中,当视场很小时就要考虑的是a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 7.几何光学所用到的参量有符号规定,下列符号规定中错误的是:() (A)沿轴线段,与光线传播方向相同为正。(B)光线与光轴的夹角,顺时针为正。 (C)垂轴线段,在光轴以下为负。(D)相邻两折射面间隔,逆光线方向为负。 1、负透镜对()a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像8.阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数,对于该参数,正确的是:() (A)阿贝常数越小,色散越低。(B)阿贝常数越大,色散越低。 (C)阿贝常数越小,热膨胀越低。(D)阿贝常数越大,热膨胀越低。 9.在实际设计光学系统时,常使用初级球差与高级球差相互补的方法,将边缘带(h=h m)的球差校正到零,这时,球差极大值对应的入射高度为:() (A)h=0.3h m(B)h=0.5h m(C)h=0.707h m(D)h=0.85h m 10.对一个给定的理想光学系统,系统的轴向放大率() (A)是一个常数,与物的位置无关。(B)不是常数,与物的尺寸有关。 (C)不是常数,但仅与是否成实像关。(D)不是常数,与物的位置有关。 11.对于理想光学系统,可以用牛顿公式或高斯公式计算成像位置,其中:()(A)牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统主点和焦点来确定。

应用光学试题

一、填空 1. 球面透镜的像差共有_____种,其中色差有两种,分别是____ _、 。 2. 球面透镜共有 种镜片形式,其中正球面透镜有 、 、 ,三种镜片形式, 型有利于消除像差。 3. 一显微镜物镜筒上标有“16×”字样,在目镜筒上标有“20×”字样,其分别 表示 和 ; 该显微镜的视放大倍数是 。 4. 、 、 是表征颜色属性的三个变量。 5. 柱镜+10.0DC ×30和柱镜-5.0DC ×120密接组合,其交替球柱式 为 、 ;联合后的球柱镜的正轴和负轴分别是 、 。 6. 视场光阑是光学系统中对光束的 起限制作用的光阑,其在系统像空间的共轭像称作 。 二、判断题 ( )1. 晴朗的天空呈现蓝色,是由于阳光发生了瑞利散射。 ( )2. 散光镜片球面面靠近眼的为内散片。 ( )3. 景深是指能在影像平面上获得清晰像的物空间深度。 ( )4. 目视光学系统的出射光线一般是平行光束。 ( )5. 完全偏振光是振动方向单一光。 ( )6. 正视眼的屈光力比近视眼的屈光力大。 三、计算题 1.有一简约眼如图所示,已知角膜的曲率半径 5.6r mm ,眼内屈光介质的折射 率约为1.33,试求: (1)此简约眼的屈光力。 (2)一物体位于眼前5m 处,当眼不调节时所成理想像的位置。 2.一透镜前表面两主子午线方向分别沿水平和竖直方向,用镜度表测得水平方向的屈光力为-2.0D ;竖直方向的屈光力为-3.0D ;该透镜的另一面各方向上的屈光力均相等为+3.0D ,写出该透镜的屈光力表达式。 3. 由折射率为1.5的材料制成负柱镜,柱面轴向沿竖直方向,其最小曲率半径为0.2 m ,写出该柱面透镜的表示;并求出60°方向上的屈光力。 o

应用光学复习题

1、 一束光由玻璃(n=1.5)进入水(n=1.33),若以45°角入射,试求折射角。(52.6°) 2、 一薄透镜焦距为200mm ,一物体位于透镜前300nm ,求像的位置和垂轴放大率。 (`600,2l m m β==-) 3、 一组合系统由薄正透镜(前)和薄负透镜(后)组成,1`20f mm =,2`20f m m =-, 两透镜之间的距离10d mm =,当一物体位于正透镜前方100mm 处,求组合系统的垂轴放大率和像的位置。(可用两种方法解)。(2`60,1l mm β==-) 4、 一双凸薄透镜的两表面半径分别为1250,50r mm r mm ==-,求该透镜位于空气中和浸 入水(0 1.33n =)中的焦距分别为多少?(透镜材料折射率n=1.5) (`50f mm =空,`195.6f m m =水) 5、 符号规则标注 6、 作图求物像:掌握第二章作业里作图题 7、 棱镜成像方向的判断。 8、 一凹球面反射镜浸没在水中,物在镜前300mm ,像在像前90mm ,求球面反射镜的曲率 半径和焦距。(138.46,`69.23r m m f f m m =-==-) 9、 有一正薄透镜对某一物体成实像时,像高为物高的一半;若将物体向透镜移近100mm 时,则所得的实像与物大小相同,求透镜的焦距。(`100f m m =) 10、 已知显微镜的视放大率为-300,目镜的焦距为20mm ,求显微镜物镜的倍率。假定 人眼的视角分辨率为60``,问使用该显微镜观察时,能分辨的两物点的最小距离等于多少?(24,0.00024m m βσ=-=) 11、 用两个焦距都是50mm 的正透镜组成一个10倍的显微镜,问目镜的倍率,物镜的 倍率以及物镜和目镜之间的间隔为多少? 12、 有一焦距为150mm 的望远物镜,其口径为10mm ,像的直径为20mm 。在物镜后 方80mm 处放置一直角棱镜(n1.5),假如系统没有渐晕,求棱镜入射表面的通光口径及像平面离开棱镜出射表面的距离。(D=29.33,l`=50.44mm ) 13、 6倍双目望远镜系统中,物镜焦距为108mm ,物镜口径为30mm ,目镜口径为20mm , 如果系统中没有视场光阑,问该望远镜最大极限视场角等于多少?渐晕系数K D =0.5时的视场角等于多少?(m ax 0.5211.33,29.08ωω== ) (理解) 14、 7倍望远系统,视场28ω= ,目镜焦距为25mm ,出瞳直径为5mm ,假定无渐晕,求孔径光阑、入瞳、出瞳位置,物镜和目镜的口径,视场光阑口径/位置。 (理解) (D 视阑=24.5,`28.58z l mm =,D 物镜=35mm ) 图见下图。

物理光学与应用光学习题解第四章

第四章 习题 4-1. 在各向异性介质中,沿同一光线方向传播的光波有几种偏振态?它们的D 、E 、k 、s 矢量间有什么关系? 4-2. 设e 为E 矢量方向的单位矢量,试求e 的分量表示式,即求出与给定波法线方向k 相应的E 的方向。 4-3. 一束钠黄光以50°角方向入射到方解石晶体上,设光轴与晶体表面平行,并垂直与入射面。问在晶体中o 光和e 光夹角为多少(对于钠黄光,方解石的主折射率n o =1.6584, n e =1.4864)。 4-4. 设有主折射率n o =1.5246,n e =1.4864的晶体,光轴方向与通光面法线成45°,如图所示。现有一自然光垂直入射晶体,求在晶体中传播的o 、e 光光线方向,二光夹角α以及它们从晶体后表面出射时的相位差(λ=0.5m μ,晶体厚度d =2cm 。) 4-5. 一单轴晶体的光轴与界面垂直,试说明折射光线在入射面内,并证明: i e e i o e n n n θθθ22'sin sin tan -= 其中,i θ是入射角;'e θ是e 折射光线与界面法线的夹角。 4-6. 两块方解石晶体平行薄板,按相同方式切割(图中斜线代表光轴),并平行放置, 细单色自然光束垂直入射,通过两块晶体后射至一屏幕上,设晶体的厚度足以使双折射的两束光分开,试分别说明当晶体板2在:① 如图4-64所示;② 绕入射光方向转过π角;③ 转过π/2角;④ 转过π/4角的几种情况下,屏幕上光点的数目和位置。 4-7. 如图所示,方解石渥拉斯顿棱角的顶点α=45°时,两出射光的夹角γ为多少?

4-8. 设正入射的线偏振光振动方向与半波片的快、慢轴成45°,分别画出在半波片中距离入射表面为:① 0;② d /4;③ d /2;④ 3d /4;⑤ d 的各点处两偏振光叠加后的振动形式。按迎着光射来的方向观察画出。 4-9. 用一石英薄片产生一束椭圆偏振光,要使椭圆的长轴或短轴在光轴方向,长短轴之比为2:1,而且是左旋的。问石英片应多厚?如何放置?(λ=0.5893m μ,n o =1.5442,n e =1.5533。) 4-10. 两块偏振片透射方向夹角为60°,中央插入一块1/4波片,波片主截面平分上述夹角。今有一光强为e I 的自然光入射,求通过第二个偏振片后的光强。 4-11. 一块厚度为0.04mm 的方解石晶片,其光轴平行于表面,将它插入正交偏振片之间,且使主截面与第一个偏振片的透振方向成θ(θ≠0°、90°)角。试问哪些光不能透过该装置。 4-12. 在两个偏振面正交放置的偏振器之间,平行放一厚0.913mm 的石膏片。当 1λ=0.583m μ时,视场全暗,然后改变光的波长,当 2λ=0.554m μ时,视场又一次全暗。 假设沿快、慢轴方向的折射率在这个波段范围内与波长无关,试求这个折射率差。 部分习题解答 4-3. 解:对于单轴晶体内传播的o 光和e 光均满足折射定律: t t i i n n θθsin sin = 由题设条件可知:对于o 光:由:ot o i i n n θθsin sin =,代入数据: ot θsin 6584.145sin 1?=?? 4619.06584 .17660 .06584.150sin sin ==?= ot θ

国科大应用光学作业答案_1-7_

1、根据费马原理证明反射定律。 答案:略 2、某国产玻璃的n C=1.51389, n d=1.5163, n F=1.52195,计算其阿贝数,并查出该玻璃的牌号。 答案:V=64.06、K9 3、求图1-5的入射角i1。 答案:25.81? 4、已知入射光线A的三个方向余弦为cosα、cosβ、cosγ,反射光线A'的三个方向余弦为cosα'、cosβ'、cosγ',求法线方向。 答案:cosα'-cosα、cosβ'-cosβ、cosγ'-cosγ 5、有一光线o o =+ A i j入射于n=1和n'=1.5的平面分界面上,平面 cos60cos30 的法线为o o N i j,求反射光线A'和折射光线A''。 cos30cos60 =+ 答案:略 6、有一光线以60?的入射角入射于n= 点反射和折射的光线间的夹角。 答案:90? 7、在水中深度为y处有一发光点Q,作QO面垂直于水面,求射出水面折射线的延长线与QO交点Q '的深度y'与入射角i的关系。 答案:'y=

1、一个玻璃球直径为400mm,玻璃折射率为1.5。球中有两个小气泡,一个在球心,一个在1/2半径处。沿两气泡连线方向,在球的两侧观察这两个气泡,它们应在什么位置?如在水中观察(水的折射率为1.33)时,它们又应在什么位置?答案:空气中:80mm、200mm;400mm、200mm 水中:93.99mm、200mm;320.48mm、200mm 2、一个折射面r=150mm, n=1, n'=1.5,当物距l=∞, -1000mm, -100mm, 0, 100mm, 150mm, 1000mm时,横向放大率各为多少? 答案:0、-3/7、3/2、1、3/4、2/3、3/13 3、一个玻璃球直径为60mm,玻璃折射率为1.5,一束平行光射到玻璃球上,其汇聚点在何处? 答案:l'=15mm 4、一玻璃棒(n=1.5),长500mm,两端面为凸的半球面,半径分别为r1=50mm, r2= -100mm,两球心位于玻璃棒的中心轴线上。一箭头高y=1mm,垂直位于左端球

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