应用光学试题(第一章)
说明
希望各位老师均按所要求的格式、字体、颜色进行文档设立。
一、任务安排
刘冬梅1－2章
苗华3－4章
陈宇5－6章
刘智影7、9章
二、时间安排
最迟十一前交电子文档。
三、注意事项
请各位老师无论如何要自己出题，切不可让学生代劳，否则就是给我们自己找麻烦。出题量自己掌握，原则上每章各类题不小于200道，第七章要多些，第九章可少些。各老师自行把握，否则太少无法称为题库。题越多越好。
四、要求
为了将来便于建数据库，我以第一章为例做了个样板，各位看看还有什么不妥之处可直接与我联系。初步想法如下：（一）颜色（必须标清）
1、红色标明级别；
2、兰色表示答案；
3、绿色表示需要注意之处；
4、酱色表示分点；
5、浅绿表示一些说明
（二）难易级别
I级表示简单
II级表示中等
III级表示有难度。
（三）多选题没有分级别，全部按III级处理。
（四）计算题中一个简单公式就可求出的定为I级（每题5分），课后原题均为II级（每题8分），课外题（除非很简单的）均按III级标定（每题10分）。建议大家计算题用填空的形式出，用选择也可（这是我反复试验的结果，觉得还是填空题好一些）。但是出题时要细化一些问题。若以填空的形式出，最好题中确定好结果数值的单位，如 r毫米。计算结果请按小数结果给出（别写成分数形式）。若答案仍很难确定（由于存在精度问题），可给出一个具体答案后再补充一个答案范围，甚至标明有效数字，可参看我编的第一章内容。
（五）填空题除难易级别外，又按需要填的空的个数分为一空题、二空题、三空题。二空及三空题可能存在次序问题，这都可在题后注明。
（六）判断题建议将正确的题与错误的题分开写。
总之一句话，好好参看我写的样板，尤其是有颜色标注的地方可能对你有帮助。依葫芦画瓢吧！
大家受累了！谢谢！
应用光学试题
第一章
一、填空题（建议每空1分）
I级
I级1空
1、
2、
I级2空
1、
2、
I级3空
1、
2、
II级
II级1空
1、
2、
II级2空
1、
2、
II级3空
1、
2、
III级1空
1、
2、
III级2空
1、
2、
III级3空
1、
2、
二、选择题（单选，建议每题2分）
I级
1、
2、
II级
1、
2、
III级
1、
2、
三、选择题（多选，建议每题2分）此类不分级
1、
2、
四、判断是非题（建议每题2分，对的写“对”，错的写“错”）对题
1、
2、
错题
1、
2、
五、计算题（均用小数表示结果）
I级（建议每题5分）
1、
II级（建议每题8分）
1、
III级（建议每题10分）
1、
一、填空题（建议每空1分）I级
I级1空
1、几何光学是光学学科中以为基础，研究光的传播规律和光学系统成像特性的一门学科。（1分）
光线
2、凡是能够辐射光能的物体统称为。（1分）
发光体（或称为光源）
3、现代物理认为，光是一种具有二象性的物质。（1分）
波粒
4、光就其本质而言是一种。（1分）
电磁波
5、在整个电磁波谱中，能引起人眼视觉刺激的只有一小部分，我们称为。（1分）
可见光
6、光波在真空中的传播速度约为s
m/。（1分）
8
3
10
7、发光体向周围发出的带有辐射能量的几何线条称为。（1分）
光线
8、几何光学上认为光线是没有直径没有体积，但是具有方向性的几何线，其方向代表光能的。（1分）
传播方向
9、定义为真空中的光速与介质中的光速之比。（1分）
折射率
10、与波面对应的所有光线的集合称为。（1分）
光束
11、不聚交于同一点或不是由同一点发出的光束称为。（1分）像散光束
12、没有聚交点而互相平行的光线束称为。（1分）
平行光束
13、相交于同一点或者由同一点发出的一束光线称为。（1分）同心光束
14、在各向同性的介质中光沿着直线传播，即为直线传播定律。
均匀
15、从不同光源发出的光束以不同的方向通过空间某点时，彼此互不干涉，光束独立传播的现象称为光的。
独立传播定律
16、光是能量的载体，在不考虑介质吸收及散射等情况下，入射光、反射光和折射光应遵守定律。
能量守恒
17、通常将球面透镜和球面反射镜组成的光学系统称为。
球面光学系统
18、球面光学系统分为共轴光学系统及。
非共轴光学系统
19、是指光从一点A传播到另外一点B，无论经过多少种介质，走
过什么样的路径其光程皆是稳定的。
费马原理
20、又称理想光学系统。
高斯光学系统
21、所谓高斯光学系统是指能够对任意宽空间内的点以任意宽光束成的光学系统。
完善像
22、物空间中每一点对应于像空间中相应的点且只对应一点，称这两个对应点为。
共轭点
23、物空间中的每一条直线对应于中相应的直线且只对应一条，称这两条对应直线为共轭线。
像空间
24、物空间的每一个平面对应于像空间中相应的平面且也是唯一的，称这两个平面为。
共轭面
25、所谓光路计算就是根据已知入射光线的具体位置求出具体位置的过程。
出射光线
26、光线可粗略的理解为很靠近光轴附近的光线，除此之外的光线即可称为实际光线。
近轴
27、入射光线与光轴的夹角称为。
物方孔径角
28、光线所在的这个区域称为近轴区（或傍轴区）。
近轴
29、的条件为：入射光为同心光束时，出射光也为同心光束。
完善成像
30、轴外物点与光轴构成的平面为。
子午面
31、轴向放大率是指光轴上一对共轭点沿移动量之间的关系。
轴向
32、J
nuy=
n
='''，即在一对共轭平面内物高、物方介质折射率、物方孔径角y
u
三者之积与像高、像方介质折射率、像方孔径角三者之积相等，该值常用字母J 表示，称为不变量。
拉赫（或拉氏）
33、反射镜按形状可分为球面反射镜、及非球面反射镜。
平面反射镜
34、常见的球面反射镜分为两种，即镜及凸面镜。
凹面
35、是一种最简单且能完善成像的平面光学元件。
平面反射镜
36、平面反射镜的反射面是一个平面，可以将它看作是一个曲率半径∞
r的
→
反射镜
球面
37、平面反射镜的物距和像距大小相等，相反。符号
38、
I级2空
1、通常可见光的范围取为nm nm 760~380，波长大于nm 760的光称为 ，波长小于nm 380的光称为 。（2分）
红外光，紫外光
2、称具有单一波长的光为 ，几种单色光混合而成的光为 。（2分）
单色光，复色光
3、有限远处发光点发出的是以发光点为中心的一些同心球面，称为 ，无限远处发光点发出的是 。（2分）
球面波，平面波
4、设W 为入射光携带的能量，1W 为反射光携带的能量，2W 为折射光携带的能量，若令τρ==W
W W W 21,，则称ρ为 ，τ为 。 反射比（或反射率），透射比（或透射率）
5、马吕斯定律指出当光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的 ，并且入射波面与出射波面各对应点之间的光程均为 。 正交性，定值
6、光学元件的面形多为 、 或非球面。
平面、球面
（此题答案顺序可颠倒）
7、组成光学系统各光学元件的表面曲率中心位于同一条直线上的光学系统称为 ，该直线称为 。
共轴球面光学系统（或共轴球面系统），光轴
8、凡物所在的空间称为 ，像所在的空间称为 。
物空间，像空间
9、垂轴放大率描述的是垂直于光轴平面上 高与 高的比值关系。 像、物
10、
I 级3空
1、常见的光束有 、 及 。 同心光束、像散光束、平行光束
（此题答案顺序可颠倒）
2、构成光学元件的材料多为一些透明介质，如、、。光学玻璃、光学晶体、光学塑料
（此题答案顺序可颠倒）
3、当使用光路计算公式时，无论u为何值像距'l均为定值，这表明轴上点近轴光成像是的，我们称该像点为高斯像点，通过高斯像点且垂直于光轴的像面称为。
近轴，完善，高斯像面
4、通常提到的单个折射面的放大倍率有三种，分别是、及
。
垂轴放大（倍）率、轴向放大（倍）率、角放大（倍）率。
II级
II级1空
1、在几何光学中发光点被认为是一个既无体积又无大小但是为无
限大的几何点。（1分）
能量密度
2、光从一种介质射入另外一种介质发生折射时，第二种介质相对于第一种介质的折射率之比，即为 。
相对介质折射率
3、同心光束或平行光束经过实际光学系统后会失去同心性，从而形成 光束。
像散
4、若光在非均匀介质中传播，光将 直线传播，其轨迹可能是任意形状的曲线。
偏离（或背离）
5、若两不同介质的分界面是粗糙的，当一束平行光以一定的角度入射时，其反射光不再是平行光束，即发生 现象。
漫反射（或漫射现象）
6、几何光学的四大基本定律只有在空间障碍物以及反射和折射的界面尺寸远大于光的 时才能够适用。
波长
7、由于全反射现象发生时光全部返射回第一种介质中，没有 损失，所以全反射优于普通的镜面反射。
能量（或光能）
8、反射棱镜就是最典型的 现象的一个应用。
全反射
9、光学纤维最基本的原理就是利用 原理传光。
全反射
10、I n NA sin 0=称为光纤的 孔径。
数值
11、光纤数值孔径的大小表示光纤接收光能的多少，其数值孔径越大接收的光能就越 。
多
12、光学系统最主要的作用之一就是对物体进行 ，以供人眼观察、照相或通过光电接收器件进行接收。
成像
13、Q l r n l r n =-=-)'
11(')11(，公式中Q 称为 。 阿贝不变量
14、通常将像相对于物的 关系统称为放大率。
比值
15、对一个确定的物面位置而言，系统的垂轴放大率β是一个 值。 定（或固定）
16、垂轴放大率是一个有符号数，0<β表示成 像，像的虚实情况与物的虚实情况相同，
倒
17、一般说来凹面镜起会聚作用，凸面镜起作用。
发散
18、对于一个球面反射镜而言，当物体沿光轴前后移动时，像总是以相的方向移动。
反
19、若空气中一球形透明体能将平行光束会聚于其背面的顶点上，此透明体的折射率应为
n。
2
20、
II级2空
1、光波的频率比普通无线电波的频率，光波的波长比普通无线电波的波长。（2分）
高，短
2、若物点位于反射镜的球心位置，此时垂轴放大率1-=β倍，轴向放大率=α 倍，角放大率=γ 倍。
－1，1
3、
III 级
III 级1空
1、几何光学认为光程S相当于光在同一时间内在中所走过的几何路程，故光程又称为光的“折合路程”。
真空
2、一束光以一定的角度照射到玻璃－空气介质分界面上，玻璃折射率越大其临界角越。
小
3、
III级2空
1、红外光的缩写为，紫外光的缩写为。
IR，UV
III级3空
1、平面反射镜的垂轴放大率为倍，轴向放大率为倍，角放大率为倍。
1，－1，－1
二、选择题（单选，建议每题2分）
I级
1、不同波长的电磁波有不同的频率，频率、波长与速度三者之间的关系为：
（A ）c =λν （B ）νλ=c （C ）λν=c
A
2、光程是指：
（A ）光在介质中传播的几何路程与所在的介质折射率的和。
（B ）光在介质中传播的几何路程与所在的介质折射率的积。
（C ）光在介质中传播的几何路程与所在的介质折射率的差。
（D ）光在介质中传播的几何路程与所在的介质折射率的商。
B
3、全反射又称为
（A ）镜面反射 （B ）普通反射 （C ）完全内反射
C
4、光学系统在 才具有完善成像的特性（平面反射镜除外）。
（A ）近轴区 （B ）远轴区 （C ）任何区域
A
5、反射镜是利用 光进行成像。
（A ）全反射（B ）折射（C ）反射 （D ）反射及折射
C
6、光线经过平行玻璃平板时，出射光线与入射光线 。
（A ）在一条直线上（B ）平行（C ）相交
B
7、
II 级
1、若光所处的介质为各向同性均匀介质，电磁波面向各方向的传播速度
（A ）不同 （B ）相同 （C ）接近
B
2、在对可见光为透明的介质中，折射率常随波长的减小而
（A ）不发生改变 （B ）减小 （C ）增大
C
3、同一介质对不同波长的光具有不同的折射率，在对可见光为透明的介质中，以下哪一种光的折射率最小？红光的折射率最小，紫光的折射率最大。
（A ）红光 （B ）紫光 （C ）绿光 （D ）黄光
A
4、同一介质对不同波长的光具有不同的折射率，在对可见光为透明的介质中，以下哪一种光的折射率最大？
（A ）红光 （B ）黄光 （C ）绿光 （D ）紫光
D
5、直线传播定律忽略了电磁波的 。
（A ）干涉 （B ）衍射 （C ）偏振
B
6、当光线以一定的角度入射到光密－光疏介质分界面上时，有：
（A ）折射角大于入射角（B ）折射角小于入射角（C ）折射角与入射角大小相等 A
7、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼，这是由于在窗户玻璃表面发生了 现象。
（A ）全反射 （B ）反射 （C ）折射 （D ）衍射
B
8、一个由6个折射面构成的光学系统，请问该系统将产生 个光学空间？
（A ）4 （B ）5 （C ）6 （D ）7
D
9、若轴上物点A 位于无限远位置处，则物方孔径角U 值为：
（A ）90度 （B ）45度 （C ）0度 （D ）不确定
C
10、单个折射面的轴向放大率α与垂轴放大率β存在如下关系：
（A ）βα1'?=
n n （B ）2'
βαn n = （C ）2'βαn n = （D ）βα1'?=n n C
11、单个折射面的垂轴放大率β、轴向放大率α和角放大率γ都与物像距有关，三种放大率之间存在如下关系：
（A ）γαβ= （B ）βαγ= （C ）αβγ=
B
12、单个折射面的角放大率γ与垂轴放大率β存在如下关系：
（A ）βγ1'?=n n （B ）2'βγn n = （C ）2'βγn
n = （D ）βγ1'?=n n A
13、汽车观后镜其实就是一个孔径不太大的 镜。
（A ）平面（B ）凹面 （C ）凸面 （D ）透
C
14、光学系统的放大率为各个面放大率之 。
（A ）和（B ）差 （C ）积
C
15、
III 级
1、当光波在其它透明介质（如水、玻璃）中传播时，
（A ）其波长和频率都将发生改变，但速度不变，颜色感觉也不发生改变。
（B ）其波长和速度都将发生改变，但频率不变，颜色感觉也不发生改变。
（C ）其波长和速度都将发生改变，但频率不变，但颜色感觉发生改变。
（D ）其频率和速度都将发生改变，但波长不变，颜色感觉也不发生改变。 B
2、通常所说某物质的折射率数值是指对哪种波长的光波而言的介质折射率？
（A ）m μ4861.0 （B ）m μ5461.0 （C ）m μ5893.0 （D ）m μ6563.0 C
3、试比较以下几种常见介质材料的折射率，按从小到大顺序依次排列。
（A ）空气、水、K9玻璃、火石玻璃F3、钻石。
（B ）空气、K9玻璃、水、火石玻璃F3、钻石。
（C ）空气、水、火石玻璃F3、K9玻璃、钻石。
（D ）空气、水、K9玻璃、钻石、火石玻璃F3。
A
4、钠灯辐射的主要特征谱线为：
（A ）m m m μμμ6563.0,4861.0,4341.0 （B ）m m m μμμ6438.0,5461.0,4047.0
（C ）m m μμ5876.0,7065.0（D ）m m μμ5896.0,5890.0
D
5、设光在光密介质中传播的速度为1V ，光在光疏介质中的传播速度为2V ，则：
（A ）21V V = （B ） 21V V > （C ）21V V <
C
6、一个半径为r 的球面镜，若一轴上物点位于无穷远位置处，其像点位于：
（A ）球心位置处（B ）2/r 位置处（C ）球面镜顶点位置处（D ）无穷远处 B
7、单个反射球面的轴向放大率具有 的特性。
（A ）恒小于0（B ）恒大于0（C ）恒等于0
A
8、若物点位于一反射镜的球心位置处，即r l =，则像点位于：
（A ）无穷远处（B ）2/r 位置处（C ）球面镜顶点位置处（D ）球心位置处 D
9、汽车观后镜就是球面反射镜比较典型的一个应用实例，当观察者离反射镜保持同样距离时，从凸面镜内观察到的景物视场与平面镜相比 ，从而能够更好的保证行车安全，
（A ）要小（B ）要大（C ）相一致
B
10、经过球面反射镜球心的光线将 。
（A ）会聚于球心（B ）平行于光轴射出（C ）会聚于2/r 位置处（D ）折射出去 A
11、某物通过一透镜成像在该透镜内部，若透镜材料为玻璃，透镜两侧均为空气，则系统的像方介质空间是 。
（A）玻璃（B）空气（C）玻璃及空气
B
12、一束与凹面反射镜轴对称的平行光束（宽光束），投射到凹面反射镜表面后成会聚光束，且聚焦于一点，该凹面反射镜应为。
（A）双曲面镜（B）椭球面镜（C）抛物面镜（D）球面镜
C
13、探照灯经常采用回转抛物面做反射镜，此时做光源的灯泡应放置在反射镜的
位置处？
（A）焦点（B）顶点（C）无限远（D）焦距一半
A
14、
III级2空
1、在水中有两条平行光线1和2，光线1直接入射到水－空气介质分界面后射出，光线2射到水和平行平板玻璃的分界面上，经平行平板折射后射出到空气中，则两光线射到空气中。如果光线1发生全反射，光线2 进入空气中。
（A）不再平行（B）依然平行（C）能（D）不能
B，D
应用光学习题解答13年
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
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？ 答：光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。 2、如何确定光学系统的视场光阑？ 答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。这些像中，孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。 3、共轴光学系统的像差和色差主要有哪些？ 答：像差主要有：球差、慧差（子午慧差、弧矢慧差）、像散、场曲、畸变；色差主要有：轴向色差（位置色差）、倍率色差。 4、对目视光学仪器的共同要求是什么？ 答：视放大率| | 应大于1； 通过仪器后出射光束应为平行光束，即成像在无限远，使人眼相当观察无限远物体，处于自然放松无调节状态。 5、什么叫理想光学系统？ 答：在物像空间均为均匀透明介质的条件下，物像空间符合“点对应点、直线
应用光学例题
近轴光学系统 例1.一厚度为200mm的平行平板玻璃（n=1.5）下面放着一直径为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，问纸片的最小直径为多少？ 例2.用费马定理证明光的折射定律和反射定律。
例3.如图有两个平面反射镜，M1、M2夹角为α，今在两反射镜之间有一光线以50°角入射，入射到M1的反射镜上，经M1、M2四次反射后，起反射光线与M1平行，求其夹角α。 例4.设计一个在空气中和某种玻璃之间的单个折射表面构成的光学系统，希望物在空气中离表面15.0cm。实像在玻璃中，离表面45.0cm，放大率为2.0。那么玻璃的折射率应为多少？表面的曲率半径为多少？ 例5.直径为100mm的球形玻璃缸，将半面镀银，内有一条鱼在镀银面前25mm处。问缸外的观察者看到几条鱼？位置在何处？相对大小事多少？（水的折射率为4/3)
例6.在一张报纸上放一个平凹透镜，通过镜面看报纸。当平面朝着眼睛时，报纸的虚像在平面下13.3mm处。当凸面朝着眼睛时，报纸的虚像在凸面下14.6mm处。若透镜中央厚度为20mm。求透镜的折射率和凸球面的曲率半径。
例7.一凹球面镜将一实物成一实像，物与像的距离为1m，物高为像高的4倍，求凹面镜的曲率半径。 例8.①一束平行光入射到一半径r=30mm，折射率n=1.5的玻璃球上，求其汇聚点的位置。 ②如果在凸面上镀反射膜，其汇聚点应在何处？③如果凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的汇聚点在何处？④反射光束经前表面折射后，汇聚点在何处？说明各汇聚点的虚实。(1)
(2) (3) (4) 例9.一直径为400mm，折射率为1.5的玻璃球中有两个小气泡，一个位于球心，另一个在1/2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察，问看到的气泡在何处？如果在水中观察者看到的气泡又在何处？
应用光学简答题
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，该比值为一常数，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、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：光线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： 光束一致（入射、出射光束均为同心光束）；波面一致（入射、出射波面均为球面波）；物、像点间任意光路的光程相等。 3、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）。 4、光学系统对轴上点成像时会存在哪些像差？它们有什么特点？ 会存在球差和位置色差。 （1）球差：轴上点发出的同心光束经过光学系统后，不在是同心光束，不同入射高度（h ）的光线将于光轴于不同的位置，相对近轴像点（理想像点）有不同程度的偏离，这种偏离称轴向球差。轴上点的球差，具有关于光轴对称性，其只与系统的孔径有关。 （2）位置色差： 轴上点两种色光成像位置的差异称位置色差。其轴上物点成像是彩色弥散斑。 5、光学系统中有哪几类光栏？并概述它们的作用？ 光学系统中有孔径光阑、视场光阑和渐晕光阑，其作用分别如下： （1）孔径光阑：限制轴上物点成像光束孔径大小。 （2）视场光阑：限制系统的成像范围。
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。
应用光学总复习与习题解答.
总复习 第一章几何光学的基本定律返回内容提要 有关光传播路径的定律是本章的主要问题。 折射定律(光学不变量)及其矢量形式 反射定律(是折射定律当时的特殊情况) 费马原理(极端光程定律)，由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例 第二章球面与球面系统返回内容提要 球面系统仅对细小平面以细光束成完善像 基本公式： 阿贝不变量放大率及其关系： 拉氏不变量 反射球面的有关公式由可得。 第三章平面与平面系统返回内容提要
平面镜成镜像 夹角为α的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移 反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统 折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔 关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。第四章理想光学系统返回内容提要 主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念 高斯公式与牛顿公式： 当时化为，并有三种放大率 ，， 拉氏不变量 ，，
厚透镜：看成两光组组合。 ＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。 －－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。 第五章光学系统中的光束限制返回内容提要 本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。 孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴 第六章光能及其计算返回内容提要 本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。 辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率 发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化，经光学系统的光能损失 ， 通过光学系统的光通量，像面照度 总之,
《应用光学》第一章例题
第一章例题 1．P20习题1（部分）：已知真空中的光速c=3í108m/s,求光在火石玻璃（n=1.65）和加拿大树胶（n=1.526）中的光速。 解：根据折射率与光速的关系 v c n = 可求得 火石玻璃 )/(10818.165 .11038 8 11s m n c v ?=?== 加拿大树胶 )/(10966.1526 .110388 22s m n c v ?=?== 3．P20习题5， 解：设水中一点A 发出的光线射到水面。 若入射角为I 0（sinI 0=n 空/ n 水 ），则光线沿水面掠射；据光路可逆性，即与水面趋于平行的光线在水面折射进入水中一点A ，其折射角为I 0（临界角）。 故以水中一点A 为锥顶，半顶角为I 0 的 圆锥范围内，水面上的光线可以射到A 点（入射角不同）。因此，游泳者向上仰 望，不能感觉整个水面都是明亮的，而只 能看到一个明亮的圆，圆的大小与游泳者 所在处水深有关，如图示。满足水与空 气分界面的临界角为 75.033 .11 sin 0== I 即 '36480?=I ， 若水深为H ，则明亮圆的半径 R = H tgI 0 4. ( P20习题7 ) 解：依题意作图如图按等光程条件有： ''''1OA n O G n MA n GM n ?+?=?+? 即 .1)100(5.112 2 1+=+-?++O G y x x O G
所以 x y x -=+-?150)100(5.122 两边平方得 222)150(])100[(25.2x y x -=+- 2223002250025.245022500x x y x x +-=++- 025.225.115022=++-y x x 0120101822=-+x x y ——此即所求分界面的表达式。 第二章例题 1．（P53习题1）一玻璃棒（n =1.5），长500mm ，两端面为半球面，半径分别为50mm 和100mm ，一箭头高1mm ，垂直位于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上，如图所示。试求： 1）箭头经玻璃棒成像后的像距为多少？ 2）整个玻璃棒的垂轴放大率为多少？ 解：依题意作图如图示。 分析：已知玻璃棒的结构 参数：两端面的半径、间 隔和玻璃棒材料的折射率 n ，以及物体的位置和大小， 求经玻璃棒之后所成像的位置和大小。解决这一问题可以采用近轴光学基本公式（2.13）和（2.15），即单个球面物像位置关系式和物像大小关系式，逐面进行计算。 1）首先计算物体（箭头）经第一球面所成像的位置： 据公式（2.13）有 1111111'''r n n l n l n -=- ， 将数据代入得 50 1 5.12001'5.11-=--l 解得 )(300 '1mm l =； 以第一球面所成的像作为第二球面的物，根据转面公式（2.5）可求出第二面物距 )(200500300'12mm d l l -=-=-= 对第二球面应用公式（2.13）得 2222222'''r n n l n l n -=- 即 100 5 .112005.1'12--=--l
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 ?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?1? ?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，它和透镜1之间的距离为d1?20；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2? 30。物点A的位置L1? ?200，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）
王文生——应用光学习题集答案
第一章 1、游泳者在水中向上仰望，能否感觉整个水面都是明亮的？（不能，只能感觉到一个明亮的圆，圆的大小与游泳都所在的水深有关，设水深H，则明亮圆半 径R Htglc） 2、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射现象？ 答：是。 3、一束在空气中波长为589.3nm的钠黄光从空气射入水中时，它的波长 将变为多少？在水中观察这束光时其颜色会改变吗？ 答：n —；，' 442nm 不变 4、一高度为1.7m的人立于路灯边（设灯为点光源）1.5m远处，路灯高度为 答：设影子长x，有: x 17 ??? x=0.773m x 1.5 5 5、为什么金钢石比磨成相同形状的玻璃仿制品显得更加光彩夺目？ 答：由于金钢石折射率大，所以其临界角小，入射到其中的光线大部分都能产生全反射。 6为什么日出或日落时太阳看起来稍微有些发扁？（300例P1） 答：日出或日落时，太阳位于地平线附近，来自太阳顶部、中部和底部的光线射向地球大气层的入射角依次增大（如图）。同时，大气层密度不均匀，折射率水接近地面而逐渐增大。 当光线穿过大气层射向地面时，由于n逐渐增大，使其折射角逐渐减小，光线的传播路径就发生了弯曲。我们沿着光线去看，看到的发光点位置会比其实际位置高。另一方面，折射光线的弯曲程度还与入射角有关。入射角越大的光线，弯曲越厉害，视觉位置就被抬得越高，因为从太阳上部到下部发出的光线，入射角依次增大，下部的视觉位置就依次比上部抬高的更多。
第二章 1、如图2-65所示，请采用作图法求解物体AB的像，设物像位于同一种介质空间。 图2-65 2、如图2-66所示，MM '为一薄透镜的光轴，B为物点，B'为像点，试采用作 图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。
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
应用光学第二章例题
第二章 例 题 例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ，r 2=∞，d=300mm ，n=1.5，当物体在-∞时候， 1）求高斯像面的位置； 2）在平面上刻十字，问其共轭像在什么位置； 3）当入射高度为h=10mm ，问光线的像方截距是多少？和高斯像面相比相差多少？说明什么问题？ 解： 1）根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。 将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式 '''n n n n l l r --= ，可以求得1'300l mm =。又由题意d=300mm ，发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。 2）由光路可逆原理知道，若在平面上刻十字，其共轭像应在物方 -∞处。 3）当入射高度为h=10mm 时，光路如下图所示：
此时利用物在无限远时，L =?∞时， 公式sin sin 'sin ' ''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ?=?? ?=???=+-? ?=+?? 中的第一和第四式求解得： ※ 光线经过第一面折射时，11110 sin 0.1100 h I r = ==，所以1 5.739o I =。又11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5 n I I n = =?=，所以1'a r c s i n 0.066673.822o I ==， 1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=， 1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ??? ?=?+=?+= ? ????? 。 ※ 光线再经过第二个面折射，21'0.626L L d mm =-=-，21' 1.9172o I U -==，则2 222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018' o n I I n = =-=-，2' 2.87647o I =-。 2222'' 1.9172 1.9172 2.87647 2.87647o o o o U U I I =+-=-+=。 由三角关系知道：21tan '0.626tan1.91720.02095o x L U mm ==-=-， 20.02095 '0.4169tan 2.87647 o L mm =- =-。即此时像与高斯像面的距离为-0.4169mm 。 说明：正透镜，负球差！ 例题2 一个玻璃棒（n=1.5）长500mm ，两端为半球面，半径分别是50mm 和-100mm ，物体高1mm ，垂直于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上，试求：
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
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)
物理光学与应用光学习题解第二章
第二章 习题 2-1. 如图所示，两相干平行光夹角为α，在垂直于角平分线的方位上放置一观察屏，试证明屏上的干涉亮条纹间的宽度为： 2 sin 2α λ = l 。 2-2. 如图所示，两相干平面光波的传播方向与干涉场法线的 夹角分别为0θ和R θ，试求干涉场上的干涉条纹间距。 2-3. 在杨氏实验装置中，两小孔的间距为0.5mm ，光屏离小孔的距离为50cm 。当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2时，发现屏上的条纹移动了1cm ，试确定该薄片的厚度。 2-4. 在双缝实验中，缝间距为0.45mm ，观察屏离缝115cm ，现用读数显微镜测得10个条纹（准确地说是11个亮纹或暗纹）之间的距离为15mm ，试求所用波长。用白光实验时，干涉条纹有什么变化？ 2-5. 一波长为0.55m μ的绿光入射到间距为0.2mm 的双缝上，求离双缝2m 远处的观察屏上干涉条纹的间距。若双缝距离增加到2mm ，条纹间距又是多少？ 2-6. 波长为0.40m μ～0.76m μ的可见光正入射在一块厚度为1.2×10-6 m 、折射率为1.5的薄玻璃片上，试问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最强？ 2-7. 题图绘出了测量铝箔厚度D 的干涉装置结构。两块薄玻璃板尺寸为75mm ×25mm 。在钠黄光（λ= 0.5893m μ）照明下，从劈尖开始数出60个条纹（准确地说是从劈尖开始数出61个明条纹或暗条纹），相应的距离是30 mm ，试求铝箔的厚度D = ？若改用绿光照明，从劈尖开始数出100个条纹，其间距离为46.6 mm ，试求这绿光的波长。 2-8. 如图所示的尖劈形薄膜，右端厚度h 为0.005cm ，折射率n = 1.5，波长为0.707m μ的光以30°角入射到上表 2-1题用图 2-2题用图 2-7题用图 2-8题用图
《应用光学》第二版胡玉禧第二章作业参考题解
《应用光学》第二版胡玉禧第二章作业参考题解 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第二章作业参考题解 1． P.53习题2-2； 解：依题意作图如图。mm r 50=，n=1.5 ，n ＇=1 1）对球心处气泡，mm l 50'=，据r n n l n l n -=-''' 将数值代入解得 mm l 50=； 2）对球心与前表面间的一半处气泡，mm l 25'=， 据r n n l n l n -=-'''，将数值代入得 505 .115.1251-= -l ，解得：mm l 30= 2. P.54习题2-6（c),(d),(f )； 3. 用作图法求下列各图中物体AB 的像A ′B ′ 4. P.54习题2-7 l 1 l 2 r A H H ′ F ′ （c A ′ F F H H ′ （d F ′ A A ′ F 1 （f F 2′ A A ′ F 1′F 2 B F A H H ′ F ′ （a A ′ B ′ A B H H ′ （b F F ′ A B F A B H H ′ F ′ A B A B H ′ H F F ′ A B
5. P.55习题2-10 解： 据题意有2111-=- =x f β （1） 12 2-=-=x f β （2） 10012+=x x （3） 联立（1）（2）（3）式解得 )(100mm f -=； 或据 ' ' f x - =β 和题目条件可以解得 )(100'mm f = （说明：本题也可以用高斯公式求解） 6. P.55习题2-13 解：由于两透镜密接，故d = 0 ， 所求 ''x f f x L ++--= ，或 'l l L +-= 把透镜看成光组，则此为双光组组合问题。可由? -=' ''21f f f 和?=21f f f 计算 组合后系统的焦距： )(31005010050100'''21mm f f f =+?-=?- = ，)(3 100 50100)50(10021mm f f f -=---?-=?= 又 （法一）101''-=-=- =x f f x β， 所以 )(3 10 '101'mm f x =-= ，)(3 1000 10mm f x - == )(3.40331210 3103100310031000''mm x f f x L ≈=+++=++--= 又 （法二）10 1 '-==l l β， 所以 '10l l -= ，代入高斯公式得 100 3 '1011= --'l l 解得 )(311031001011'mm l =?=， )(3 1100 '10mm l l -=-= 所以 )(3.4033 1210 311031100'mm l l L ≈=+=+-= 7. P.55习题2-18 解：据题意透镜为同心透镜，而r 1=50mm ，d =10 mm ，故有 r 2= r 1-d = 40 mm ，所以，由
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。
应用光学例题
应用光学例题 近轴光学系统 例 1. 一厚度为 200mm 的平行平板玻璃(n=1.5)下面放着一直径为 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, 问纸片的最小直径为多少? 例 2. 用费马定理证明光的折射定律和反射定律。 例 3. 如图有两个平面反射镜, M1、 M2夹角为α, 今在两反射镜之间有一光线以50°角入射, 入射到 M1的反射镜上,经 M1、 M2四次反射后,起反射光线与 M1平行,求其夹角α。 例 4. 设计一个在空气中和某种玻璃之间的单个折射表面构成的光学系统,希望物在空气中离表面 15.0cm 。实像在玻璃中,离表面 45.0cm ,放大率为 2.0。那么玻璃的折射率应为多少?表面的曲率半径为多少? 例 5. 直径为 100mm 的球形玻璃缸,将半面镀银,内有一条鱼在镀银面前 25mm 处。问缸外的观察者看到几条鱼?位置在何处?相对大小事多少?(水的折射率为 4/3) 例 6. 在一张报纸上放一个平凹透镜,通过镜面看报纸。当平面朝着眼睛时,报纸的虚像在平面下 13.3mm 处。当凸面朝着眼睛时, 报纸的虚像在凸面下 14.6mm 处。若透镜中央厚度为 20mm 。求透镜的折射率和凸球面的曲率半径。 例 7. 一凹球面镜将一实物成一实像,物与像的距离为 1m ,物高为像高的 4倍,求凹面镜的曲率半径。 例8. ①一束平行光入射到一半径 r=30mm,折射率 n=1.5的玻璃球上,求其汇聚点的位置。②如果在凸面上镀反射膜, 其汇聚点应在何处?③如果凹面镀反射膜, 则反射光束在玻璃中的汇聚点在何处?④反射光束经前表面折射后,汇聚点在何处?说明各汇聚点的虚实。 (2) (3)
应用光学第二章例题 (1)
第二章 例 题 例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ，r 2=∞，d=300mm ，n=1.5，当物体在-∞时候， 1）求高斯像面的位置； 2）在平面上刻十字，问其共轭像在什么位置； 3）当入射高度为h=10mm ，问光线的像方截距是多少？和高斯像面相比相差多少？说明什么问题？ 解： 1）根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。 将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式'''n n n n l l r --=，可以求得1'300l mm =。又由题意d=300mm ，发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。 2）由光路可逆原理知道，若在平面上刻十字，其共轭像应在物方 -∞处。 3）当入射高度为h=10mm 时，光路如下图所示： 此时利用物在无限远时，L =?∞时， 公式sin sin 'sin '''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ?=???=???=+-??=+?? 中的第一和第四式求解得： ※ 光线经过第一面折射时，11110sin 0.1100 h I r ===，所以1 5.739o I =。又
11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5 n I I n ==?=，所以1'arcsin 0.06667 3.822o I ==，1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=， 1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ????=?+=?+= ? ????? 。 ※ 光线再经过第二个面折射，21'0.626L L d mm =-=-，21' 1.9172o I U -==， 则2222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018'o n I I n ==-=-，2' 2.87647o I =-。2222'' 1.9172 1.9172 2.87647 2.87647o o o o U U I I =+-=-+=。 由三角关系知道：21tan '0.626tan1.91720.02095o x L U mm ==-=-，20.02095'0.4169tan 2.87647 o L mm =-=-。即此时像与高斯像面的距离为-0.4169mm 。 说明：正透镜，负球差！ 例题2 一个玻璃棒（n=1.5）长500mm ，两端为半球面，半径分别是50mm 和-100mm ，物体高1mm ，垂直于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上，试求： 1）物体经过整个玻璃棒后成像的位置； 2）整个玻璃棒的垂轴放大率是多少？ 解：由题目所给条件，解决这一问题可以采用近轴光学基本公式''''''n n n n l l r y nl y n l β-?-=????==?? ，以及转面公式2121','l l d y y =-=。 1）首先计算物体经过第一球面所成像的位置和垂轴放大率，有： 1111111 '''n n n n l l r --=，代入11111,' 1.5,200,50n n n l mm r mm ====-=，求得像的位