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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) (实、虚)物空间、像空间概念完善成像条件(等光程条件)及特例
，由费马原理导出折射定律和反射定律
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
,

第七章典型光学系统返回内容提要
本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。
眼睛的调节，体视，怎样增大体视圈半径、减小体视阈值
放大镜的视觉放大率：
，放大镜的光束限制，视场与渐晕
显微镜的成像原理，
，
，
光束限制，出瞳大小、景深与 M 关系，分辨率与有效放大率，临界照明和柯拉照明中的光瞳匹配关系
望远镜的成像原理，
，分辨率与正常放大率，瞄准精度，
主观亮度，光束限制，目镜视度调节，与转像系统的光瞳匹配关系光学系统的外形尺寸计算：以望远镜系统为例，其他系统也要能够计算摄影系统特点，光束限制，景深与几何焦深，分辨率
(根据拍摄要求选择焦距、光圈数、摄影距离、速度) 放映系统与照明系统的光瞳匹配关系，照明系统的条件
第八章像差概论返回内容提要
本章要求熟练掌握各种几何像差的概念、现象、特征及校正、初级像差与视场、孔径的关系。
各种几何像差概念请看图。

想一想：其中哪些是宽光束像差，哪些是细光束像差，哪些是子午像差，哪些是弧矢像差，哪些是沿轴度量的，哪些是垂轴度量的？
各种像差现象：
球差
彗差
像散与像面弯曲
位置色差倍率色差
初级像差及其与孔径、视场的关系
像差特征及校正
单个折射球面：三个无球差点，反常区，半反常区，齐明点球差：与透镜结构参数呈抛物线关系：正透镜负球差，负透镜正球差位置色差：彗差、像散、倍率色差：畸变：正透镜负色差，负透镜正色差，平行平板正球差，正色差当光阑与球心重合即时不产生光阑与薄透镜重合时不产生

匹兹凡和：
以正负光焦度分离来校正
第十章波像差与像质评价返回内容提要
本章复习应结合应用。
波像差的物理意义，波像差与几何像差的关系，离焦原则，光学系统的像差容限
点列图、分辨率、光学传递函数等像质评价指标
需要注意的问题返回内容提要
做完题后应检查结果是否有可能性
摄影系统景深过小不可能，显微系统景深过大不可能
放映系统像面照度零点几勒克斯不可能，摄影光圈数 0.08 不可能玻璃折射率一般应在 1.4 到 2 以内
注意公式的适应范围
摄影系统景深和显微镜系统景深公式不同适用于接触薄系统的共轭距公式不可用于两主面不重合的系统显微镜正常放大率和望远镜有效放大率公式不同
利用物像关系熟悉典型光学系统的一些特点
显微镜物镜满足齐焦条件，共轭距一定时，高倍物镜物距小像距大，低倍反之注意理解分辨率、出瞳、数值孔径、景深与倍率的关系望远镜系统当筒长一定时，放大倍率越高，物镜焦距越长，目镜焦距越短，并且出瞳一定时入瞳随放大倍率增大而增大当入瞳一定时，出瞳随放大倍率的增大而减小，相对主观亮度也随之增大，到出瞳小于等于眼瞳时相对主观亮度为定值摄影光学系统的景深与焦距、相对孔径、对准距离的关系，焦距越长成像越大放映光学系统共轭距一定，焦距越短成像越大
几个重要的图返回内容提要
显微镜与照明系统

望远镜与转像系统
放映物镜与照明系统
像差概念

1.人眼的角膜可认为是一曲率半径 r=7.8mm 的折射球面，其后是 n=4/3 的液体。如果看起来瞳孔在角膜后 3.6mm 处，且直径为 4mm，求瞳孔的实际位置和直径。
2.在夹锐角的双平面镜系统前，可看见自己的两个像。当增大夹角时，二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前 2m 处时，正好见到自己脸孔的两个像互相接触，设脸的宽度为 156mm，求此时二平面镜的夹角为多少？

3、夹角为 35 度的双平面镜系统，当光线以多大的入射角入射于一平面镜时，其反射光线再经另一平面镜反射后，将沿原光路反向射出？
4、有一双平面镜系统，光线以与其中的一个镜面平行入射，经两次反射后，出射光线与另一镜面平行，问二平面镜的夹角为多少？
5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后 480mm 处。如此透镜凸面为镀铝的反射面，则使平行光束会聚于透镜前 80mm 处。求透镜的折射率和凸面的曲率半径（计算时透镜的厚度忽略不计）。解题关键：反射后还要经过平面折射

6、人眼可简化成一曲率半径为 5.6mm 的单个折射球面，其像方折射率为 4/3，求远处对眼睛张角为 1 度的物体在视网膜上所成像的大小。
7、一个折反射系统，以任何方向入射并充满透镜的平行光束，经系统后，其出射的光束仍为充满透镜的平行光束，并且当物面与透镜重合时，其像面也与之重合。试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。。
8、一块厚度为 15mm 的平凸透镜放在报纸上，当平面朝上时，报纸上文字的虚像在平面下 10mm 处。当凸面朝上时，像的放大率为 β＝3。求透镜的折射率和凸面的曲率半径。
9、有一望远镜，其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成，已知 f1’=500mm, f2’=－400mm, d=300mm，求其焦距。若用此望远镜观察前方 200m 处的物体时，仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上，问该镜组应向什么方向移动多少距离，此时物镜的焦距为多少？

10、已知二薄光组组合，f’=1000，总长（第一光组到系统像方焦点的距离） L=700，总焦点位置 lF’=400, 求组成该系统的二光组焦距及其间隔。
11、已知二薄光组组合，d=50，β=-5，共轭距 L=150，l1=-35，求二光组焦距。

12、有一焦距 140mm 的薄透镜组，通光直径为 40mm，在镜组前 50mm 处有一直径为 30mm 的圆形光孔，问实物处于什么范围时，光孔为入瞳？处于什么范围时，镜组本身为入瞳？对于无穷远物体，镜组无渐晕成像的视场角为多少？渐晕一半时的视场角又为多少？
13、有一焦距为 50mm 的放大镜，直径 D＝40mm，人眼瞳孔离放大镜 20mm 来观看位于物方焦平面上的物体。瞳孔直径为 4mm。问此系统中，何者为孔阑、何者为渐晕光阑，并求入瞳、出瞳和渐晕光阑的像的位置和大小；并求能看到半渐晕时的视场范围。

14、一个 20 倍的望远镜，视场角 2W＝3.2 度，物镜的焦距 500mm，直径 62.5mm，为系统的入瞳；在物镜与目镜的公共焦面上设有视场光阑，目镜为单个正薄透镜组，求(1)整个系统的出瞳位置和大小；(2)视阑的直径；(3)望远镜的像方视场角 2W’。
15。有一 4 倍的伽利略望远镜(目镜为负)，物镜焦距 160mm，直径 40mm，眼瞳在目镜后 10mm，直径 5mm，为出瞳。目镜直径 10mm。 (1)何为渐晕光阑？其在物空间和像空间的像位置和大小？(2)无渐晕时视场角？ (3)半渐晕时视场角？
16、与一平面镜相距 2.5m 处有一与之平行的屏幕，其间距平面镜 0.5m 处有一发光强度为 20cd 的均匀发光点光源，设平面镜的反射率为 0.9，求屏幕上与法线交点处的照度。

17、拍照时，为获得底片的适度曝光，根据电子测光系统指示，在取曝光时间为 1/255s 时，光圈数应为 8。现在为拍摄快速运动目标，需将曝光时间缩短为 1/500s，问光圈数应改为多少？反之，希望拍照时有较大的景深，需将光圈数改为 11，问曝光时间应为多少？
18、一个光学系统，对 100 倍焦距处的物面成一缩小到 1/50 的像，物方孔径角为 sinU≈u=0.005，物面的照度为 1000lx，反射率为 ρ=0.75，系统的透过率为 K=0.8，求像面的照度。
19、对远物摄影时，要求曝光量 Q＝Et＝0.4lx.s，被摄物体的表面亮度为 0.36cd/cm2，物镜的透过率 K=0.9，如取曝光时间为 1/100s，问应选用多大的光圈数，设物镜为对称型系统，βp=1

20、如图 14-76 所示的放映系统，聚光镜 L1 紧靠物面，放映物镜 L2 把幻灯片成一 50 倍的像于银幕上。光源为 200W 的放映灯泡，发光效率为 15lm/W，灯丝面积为 1.2× 1.2cm2，可看成是二面发光的余弦辐射体，它被聚光镜成像于放映物镜的入瞳上，并正好充满入瞳。物镜的物方孔径角 u=0.25，整个系统的透过率为 0.6，求像面照度。
21、阳光直射时，地面的照度约为 105lx。现经一无像差的薄透镜组(f’=100mm,D/f’=1/5)来聚焦时，所得照度为多少？已知太阳对地面的张角为 32 分，光组的透过率为 1。
22、一双 200 度的近视眼，其远点在什么位置？矫正时应戴何种眼镜？焦距多大？若镜片的折射率为 1.5，第一面的半径是第二面半径的 4 倍，求眼镜片两个表面的半径。

23、有一 16D 的放大镜，人眼在其后 50mm 处观察，像位于眼前 400mm 处，问物面应在什么位置？若放大镜的直径为 15mm，通过它能看到物面上多大的范围？ 24、有一显微镜系统，物镜的放大率为-40，目镜的倍率为 15（设均为薄透镜），物镜的共轭距为 195mm，求物镜和目镜的焦距、物体的位置、光学筒长、物镜与目镜的间距、系统的等效焦距和总倍率。
25、一显微镜物镜由相距 20mm 的二薄透镜组成，物镜的共轭距为 195mm，放大率-10 倍，且第一透镜承担总偏角的 60%，求二透镜的焦距。 26、一个显微镜系统，物镜的焦距为 15mm，目镜的焦距为 25mm，设均为薄透镜，二者相距 190mm，求显微镜的放大率、物体的位置以及系统的等效焦距和倍率。如果用来作显微摄影，底片位于离目镜 500mm 的位置，问整个显微镜系统应向何方向相对于物面移动多少距离？整个系统的横向放大率为多少？
27、一个人的近视程度是－2D，调节范围是 8D，求：远点距离，近点距离，配戴 100 度的近视镜求该镜的焦距及戴上后看清的远点距离和近点距离。 28、一显微镜物镜的垂轴放大率为-3 倍，数值孔径＝0.1，共轭距 L=180mm，物镜框是孔径光阑，目镜焦距 25mm，求（1）显微镜的视觉放大率，（2）出瞳直径，（3）出瞳距，（4）斜入射照明时，对 0.55 微米波长求显微镜分辩率，（ 5）物镜通光口径，（6）设物高 2y=6mm，50%渐晕，求目镜的通光口径。 29、作外形尺寸计算：总长=250mm, 放大倍数 Γ=－24,为正常放大率，2W =1° 48'的开氏望远镜，入瞳与物镜重合
30、上题中若加入一个-1 倍的单组透镜转像系统，筒长增加 240mm，求转像透镜的焦距和通光直径、第一实像面位置处场镜的焦距与通光直径、出瞳距、半渐晕成像时目镜的通光直径。
31、带双组透镜转像系统的望远镜，物镜焦距 300mm，目镜焦距 30mm，二转像透镜焦距分别为 200mm 和 300mm，间距 250mm。系统的物方视场角 2W=4 度，有场镜和分划板，物镜通光口径 60mm，为入瞳。求像方视场角，场镜和分划板的直径，如在第一转像透镜后 100mm 处设光阑，且使主光线过其中心，求其大小和场镜的焦距，并求系统出瞳位置和大小，各透镜保证能让轴上点边光和视场边缘点主光线通过的通光直径。若目镜视度调节正负 5D，求目镜移动距离。 32、已知投影物镜 2 将大小为 24mm× 32mm 的图片投影到距物镜为 6m 远处一大小为 1.5m× 2m 的屏上，像面充满屏并且照度均匀。该物镜的相对孔径为 1:4，光源是直径为 20 的面光源，求：图片到物镜的距离 l2；投影物镜 2 的焦距和通光直径；光源到聚光镜的距离 l1；聚光镜 1 的焦距和通光直径；光学系统的拉氏不变量 J。 33、一个光学系统，知其只包含初级和二级球差，更高级的球差很小可忽略不计。已知该系统的边光球差＝0，0.707 带光球差＝－0.015，求(1)表示出此系统的球差随相对高度的展开式，并计算 0.5 和 0.85 带光球差；(2)边缘光的初级球差和高级球差；(3)最大剩余球差出现在哪一高度带上，数值多少？

34、上题的系统，如果改变结构参数（保持系统焦距不变）调整初级球差使边光球差与带光球差等值异号，并假设改变结构参数时高级球差不变，求出此时的球差展开式以及边光和带光的球差值，并回答在哪一高度带上球差为 0，哪一高度带上剩余球差最大，数值为何？ 35、如果把第 1 题中系统的相对孔径提高一倍，边光的初级球差、高级球差和实际球差各为多少？如果改变结构参数使初级球差在边缘带重与高级球差（仍假定不随结构参数而变）平衡而使边光球差为零，问此时的带光球差为多少？
36、已知会聚折射球面的一对齐明点相距 30mm，球面两边介质的折射率分别为 n=1.5 和 n’=1，求此折射球面的曲率半径及齐明点的位置和放大率。如将其组成一个无球差的透镜，写出此透镜的结构参数。如将此透镜用于一个系统的像方会聚光束中，其光束孔径角 u’=0.25，问经此透镜后光束的孔径角。 37、单正透镜恒产生负球差，而平行平板恒产生正球差。有一折射率为 1.686 的单透镜，它对无穷远物体成像时的最小球差形状，正好是凸面朝向物体时的平凸形状。据理回答在其后面加上尽可能厚的平行平板，能否以其正球差抵消了透镜的负球差。
38、一个折射球面，半径 r =-50，物方介质为玻璃，像方介质为空气，有一束自轴外点发出的平行光束入射于该球面，试问当光阑位置分别为 lp=－70，－50，－30 时，定性判断其彗差、细光束像散、场曲、畸变和倍率色差的情况。
39、如将上题的折射球面作为一个透镜的第二面，透镜的厚度为 4mm，且对原入射的斜平行光束，其子午彗差、像散、畸变和倍率色差均不产生，求第一面的半径和光阑的位置。
40、一会聚的双凸薄透镜，物方无穷远，试分别对光阑在透镜之前、与透镜重合和在透镜之后的三种情况，以图形定性表示出球差、位置色差、像散、场曲、畸变和倍率色差，并回答为什么不能表示彗差的情况。
41.一双胶合物镜，焦距 250mm，第一透镜用 K8 玻璃(nd=1.51600,v=56.76)，第二透镜用 F2 玻璃 (nd=1.61294,v=36.98)，求消色差解 φ1 和 φ2。 42.与上题相同的双胶合物镜，由 K9(nd=1.51627,nF=1.52196,nC=1.51389)和 ZF2(nd=1.67268,nF=1.68747， nC=1.66662)组合，求消色差解并与上题比较。 43.若在上题的双胶合物镜后面有一厚度为 60mm 的平行平板，材料也为 K9 玻璃，并知物镜的相对孔径为 D/f’=1.5，求此系统的消色差解并与上题结果比较。 44.求解一个对 F 光和 C 光消色差的组合光楔。要求此光楔产生 2 度的偏角，第一光楔用 K9 玻璃，第二光楔用 ZF2 玻璃，求此二光楔的楔角 α1 和 α2。 [1]王子余．《几何光学和光学设计》．浙江大学出版社，1989 年 [2] Max Born and Emil Wolf，Principles of Optics，PERGAMON PRESS (Great Britain)

[3] 王之江等．《光学技术手册》．机械工业出版社，1987 年 [4] 王自强等．《光学测量》．浙江大学出版社，1989 年 [5] 本书编写组．《简明数学手册》．上海教育出版社，1978 年 [6] 王之江．《光学设计理论基础》．科学出版社，1985 年 [7] 本书编辑组．《光学仪器设计手册》．国防工业出版社，1972 年 [8] 虞启琏等．《医用光学仪器》．天津科学技术出版社，1988 年 [9] В．А．帕诺夫等．《显微镜的光学设计与计算》．机械工业出版社，1982 年 [10]袁旭沧等．《光学设计》．科学出版社，1983 年 [11]陶纯堪．《变焦距光学系统设计》．国防工业出版社，1988 年 [12]张以谟．《应用光学》．机械工业出版社，1982 年 [13]Ｊ．Ｗ．顾德门．《傅里叶光学导论》．科学出版社，1976 年 [14]Ｊ．Ｗ．加斯基尔．《线性系统· 傅里叶变换· 光学》．人民教育出版社，1981 年 [15]庄松林等．《光学传递函数》．机械工业出版社，1981 年 [16]南京大学数学系计算数学专业．《光学系统自动设计中的数值方法》．国防工业出版社，1976 年 [17]南京大学数学系计算数学专业．《光学自动设计程序汇编》．国防工业出版社，1978 年 [18]王永仲．《光学设计与微型计算机》．国防科技大学出版社，1986 年 [19]谭浩强．《Ｃ程序设计》．清华大学出版社，1991 年 [20]Ellis Horowitz， Sartaj Sahni and Susan Anderson-Freed， Fundamentals of Data Structures in C， COMPUTER SCIENCE PRESS (New York) [21]李晓彤等．变焦距系统高斯解优化的研究．《浙江大学学报》，1993.1. [22]赵秀丽 [23]周书铨《红外光学系统设计》，机械工业出版社 1986.10.第一版《红外辐射测量基础》，上海交通大学出版社 1991.3.第一版

[24]沈中等．航天超光谱成像技术原理及其发展现状．《航天器工程》，Vol.10, No.4, 2001. [25]沈中．航天超光谱成像仪原理分析．《航天返回与遥感》，Vol.23, No.2, 2002 [26]邵晖等．推帚式超光谱成像仪(PHI)关键技术．《遥感学报》，Vol2, No.4, 1998 [27]曹天宁等．《光学零件制造工艺学》．机械工业出版社，1987 年 [28]李士贤等．《光学设计手册》．北京理工大学出版社，1990 年 [29]魏光辉等．《矩阵光学》．兵器工业出版社，1995 年 [30]Robert E. Fischer．红外系统的光学设计．《云光技术》，Vol.32, No.6, 2000 [31]郁道银等．《工程光学》．机械工程出版社，1999 年 [32]吕立波．话说夜视技术．《安全技术防范》，2001.1 [33]胡玉禧等．红外系统的光机热一体化设计．《红外技术》Vol.22, No.2, 2000 [34]熊静懿等．液晶投影显示技术发展现状．《光学仪器》Vol.23, No.4, 2001 [35]贺银波等．LCOS 投影显示技术及应用．《光学仪器》Vol.24, No.2, 2002 [36]A.K.Ghatak．Contemporary Optics．PLENUM PRESS, New York [37]Erich W.Marchand．Gradient Index Optics．ACADEMIC PRESS，New York [38]李晓彤等. 用于全景成像系统的一种新型光学非球面. 光电工程 Vol.28,No6, 2001

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) 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）

王文生——应用光学习题集答案

习题第一章 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 HtgIc R =） 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nm 3.589=λ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：' λλ = n ，nm 442'=λ不变 4、一高度为m 7.1的人立于路灯边（设灯为点光源）m 5.1远处，路灯高度为 m 5，求人的影子长度。答：设影子长x ，有： 5 7 .15.1= +x x ∴x=0.773m 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。 B A F F＇ H H＇

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。

应用光学习题解答75114

第二章 P47 1（题目见书）解：（1）运用大L 公式解该问题：对于第一条光线，11300,2L U =-=-时： 11111130083.220 sin sin sin(2)0.1607,9.247583.220L r I U I r ---= =-== 111111sin sin 0.16070.0992, 5.69361.6199 n I I I n ''= =?== ' 1111129.2475 5.6936 1.5539,sin 0.0271U U I I U '''=+-=-+-== 11111sin 0.0992 83.22083.220387.8481sin 0.0271 r I L r mm U ''=+ =+?=' 运用转面公式： 21121387.84812385.8481, 1.5539L L d U U ''=-=-== = 222222385.848126.271 sin sin sin1.55390.3709,21.772626.271L r I U I r --= === 22 22 2 1.6199 sin sin 0.37090.3927,23.12061.5302 n I I I n ''==?== ' 2 22221.553921.772623.12060.2059,sin 0.0036U U I I U '''=+-=+-== 222 22sin 0.3927 26.27126.2712892sin 0.0036 r I L r mm U ''=+=+?=' 32 232289262886,0.2059L L d U U ''=-=-== = 3333332886(87.123)sin sin 0.00360.1229,7.056787.123L r I U I r ---= =?=-=- - 33 33 3 1.5302 sin sin (0.1229)0.1881,10.83971 n I I I n ''==?-=-=- ' 3 33330.2059(7.0567)(10.8397) 3.9889,sin 0.0696U U I I U '''=+-=+---==

广东海洋大学应用光学2009-2010学年第二学期试题及其答案.

广东海洋大学2009—2010学年第二学期《应用光学》课程考试题课程号： 1910031 考试 A 卷闭卷 □ 考查 □ B 卷 □ 开卷一、解释下列概念（每小题4分，共20分） 1. 全反射—— 2. 渐晕—— 3．共轭—— 4．物方远心光路—— 5．光通量—— 密封线 GDOU-B-11-301

二、填空题（每小题4分，共20） 1. 如右图，两个倾斜放置的平面镜，一条光线平行于其中一镜面入射，在两镜面间经过4次反射后刚好沿原路返回。根据双平面镜的成像性质，可知两平面镜之间夹角为α = 。 2. 限制轴上物点孔径角大小的光学器件称，其经前光学系统所成的像称为，经后面光学系统所成的像为。 3．费马原理是光线传播规律的一种形式，它表明：实际光线沿着光程为的路线传播，或者说，光沿光程为、或的路径传播。 4．单色光成像会产生性质不同的五种像差，分别为球差、、象散、和，白光产生的色差有两种，即和倍率色差。 5．对共轴理想光学系统来说，垂直于光轴的同一平面上的各部分具有的放大率；过光轴的任意截面成像性质都是的。三、用作图法对下列球面反射镜，正、负透镜组求物体AB （或物点A ）的像A′B′（或像点A′），光线从左向右。（每题4分，共12分）

四、反射棱镜的展开（任选1题， 4分）班级：姓名：学号：

（4分）六、计算题（共 1. 有一生物显微镜，物镜焦距为15mm，目镜焦距为25mm，相距190mm，物镜框作为孔径光阑。当目镜成像在明视距离处时，求： 1）物体的位置； 2）显微镜的视觉放大率； 3）若用此显微镜进行显微摄影，底片平面距目镜500mm，此显微镜应相对物面移动的方向和距离。（15分）（蔡怀宇P80） 2.一开普勒望远镜物镜直径为125mm，焦距为850mm；目镜直径为15mm，焦距为25mm。计算（1）视放大率；（2）出瞳直径；（3）人眼应放在何处？（9分）（高文琦P？）

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。

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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)

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

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。

应用光学习题及答案

1122111nr r d n )n()(n )r r ??--+-??? ?，H l'=分析双凹透镜的基点位置，并画出FFL 、BFL 和EFL 的位置。（9分）（a ）（b ）五、计算题（共35分） 50mm =，2f '=-且第一透镜的放大率12β=-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

试题标准答案及评分标准用纸课程名称：应用光学（A 卷）一、选择题（每题2分，共10分） 1．B ；2．A ；3．C ；4．C ；5．D 二、填空题（每题2分，共10分） 1．物镜的像方焦点F '物到目镜物镜焦点F 目之间的距离 2．又叫后截距，用F l '表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离 3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别 4．入瞳直径D 和物镜焦距f '物之比D f '物 5．假设物空间不动，棱镜绕P 转θ，则像空间先绕P ’转1(1)n θ--，后绕P 转θ 三、简答题（每题4分，共20分） 1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。把孔径光阑在物空间的共轭像称为入瞳，空径光阑在系统像空间所成的像称为出瞳，入瞳和出瞳是物和像的对应关系。 2．限制成像范围的光阑叫视场光阑。视场光阑在物空间的像称为入射窗，在像空间所成的像称为出射窗。 3．主要有七种：球差、彗差(正弦差)、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。 4．物方远心光路和像方远心光路统称为远心光路。特点：物方远心光路中的入射光束的主光线都和光轴平行，像方远心光路中出射光束的主光线都和光轴平行。 5．F 数指的是物镜的相对孔径的倒数 f D '，F 数又称为光圈。四、分析作图题（共25分） 1．如图：

应用光学习题解答13年

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。

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I 0，其中，sinI =n 2 /n 1 。 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

应用光学习题集答案

习题第一章 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HtgIc R =） 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nm 3.589=λ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：' λλ = n ，nm 442'=λ不变 4、一高度为m 7.1的人立于路灯边（设灯为点光源）m 5.1远处，路灯高度为 m 5，求人的影子长度。答：设影子长x ，有： 5 7 .15.1= +x x ∴x=0.773m 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。

应用光学习题解答

.专业专注. 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f物2mm和f目25mm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，贝U该物点所成的是________________________ 傾实”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

.专业.专注. 11、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 ______________ 保持系统的共轴性 __________ 0 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I o ,其中， sin I o =n 2/n 1。 3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率; 4、轴上无穷远的物点 5、一 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、 1012、 13、小

物理光学与应用光学石顺祥课后答案

《物理光学与应用光学》习题及选解第一章习题 1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时，表示为：i E ))65.0(10cos(10152t c z -??=π，试求该光的频率、波长，玻璃的折射率。 1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 1014 =ν，在z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。求f x ， f y ， f z 。 1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： (1))sin(0kz t E E x -=ω，)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω， )4cos(0πω+-=kz t E E y ; (3) )sin(0kz t E E x -=ω，)sin(0kz t E E y --=ω。 1-4. 在椭圆偏振光中，设椭圆的长轴与x 轴的夹角为α，椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2，E x 、E y 的相位差为?。求证：?αcos 22tan 2 20 00 0y x y x E E E E -= 。 1-5.已知冕牌玻璃对0.3988m 波长光的折射率为n = 1.52546，11m 1026.1/--?-=μλd dn ，求光在该玻璃中的相速和群速。 1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度（表示式中的v 表示是相速度）： (1)电离层中的电磁波，222λb c v +=，其中c 是真空中的光速，λ是介质中的电磁波波长，b 是常数。 (2)充满色散介质（)(ωεε=，)(ωμμ=）的直波导管中的电磁波，222/a c c v p -=εμωω，其中c 真空中的光速，a 是与波导管截面有关的常数。 1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。入射光是自然光，入射角分别为?0，?20，?45，0456'?，?90。 1-8. 若入射光是线偏振的，在全反射的情况下，入射角应为多大方能使在入射面振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大？这个极大值等于多少？ 1-9. 电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光，入射到两种透明介质的分界面上，若入射角 ?=501θ，n 1 = 1，n 2 = 1.5，则反射光的光矢量与入射面成多大的角度？若?=601θ时，该角度又为 1-2题用图

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