工程光学_2012-2013试卷及答案.docVIP

2006 ——2007 学年第 1 学期 课程名称：___应用光学______ 使用班级： 电科、光信息2004级 命题系别：__ 光电技术系__ _ 命题人： _____陈锋____________ 一、简答题（每题5分，共30分） 1、几何光学的基本定律及其内容是什么？ 答：几何光学的基本定律是直线传播定律、独立传播定律、反射定律和折射定律。 直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。 独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。 反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角； 折射定律：折射光线位于入射面内；入射角和折射角正弦之比，对两种一定的介质来说，是一个和入射角无关的常数。 2、 理想光学系统的基点和基面有哪些？其特性如何？ 答：理想光学系统的基点包括物方焦点、像方焦点；物方主点、像方主点；物方节点、像方节点。基面包括：物方焦平面、像方焦平面；物方主平面、像方主平面；物方节平面、像方节平面。入射光线（或其延长线）过焦点时，其共轭光线平行与光轴；入射光线过节点时，其共轭光线与之平行；焦平面上任一点发出的同心光束的共轭光束为平行光束；物方主平面与像方主平面共轭，且垂轴放大率为1。 3、用近轴光学公式计算的像具有什么实际意义？ 答：作为衡量实际光学系统成像质量的标准；用它近似表示实际光学系统所成像的位置和大小。 4、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑? 答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阑。 视场光阑是限制物平面上或物空间中成像范围的光阑。 5、如何计算眼睛的视度调节范围？如何校正常见非正常眼？ 答：眼睛的视度调节范围为：。常见非正常眼包括近视眼和远视眼。近视眼是将其近点校正到明视距离，可以用负透镜进行校正；远视眼是将其远点校正到无限远，可以用正透镜进行校正。 6、显微镜的分辨率跟哪些参数有关？采取什么途径可以提高显微镜的分辨率？ 答：显微镜的分辨率为。可见其分辨率与波长和物镜数值孔径有关。减小波长和提高数值孔径可以提高显微镜的分辨率。由可知，在物和物镜之间浸以液体可增大物方折射率n，即可提高显微镜的分辨率。 二、作图题（共30分） 求实物AB的像（7分） 求虚物AB的像（7分） 画出虚线框内应放置何种棱镜（8分） 求棱镜反射后像的坐标系方向（8分） 三、计算题（每题10分，共40分） 1、一个正透镜焦距为100mm，一根棒长40mm，平放在透镜的光轴上，棒中点距离透镜200mm。求： （1）像的位置和长短； （2）棒绕中心转时，像的位置和大小。 解：（1）棒两端点到透镜的距离分别为 （1分） 根据高斯公式得 （2分） 像的长短 （2分） （2）根据高斯公式得 （5分） 2、一组合系统如图所示，薄正透镜的焦距为20mm，薄负透镜的焦距为-20mm，两单透镜之间的间隔为10mm，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。 解：对单正透镜来说 ,因此有  所以 （2分） 对负透镜来说，，有 （1分） 所以，即最后像位置在负透镜后60mm处。 （2分） 根据放大率 （1分） （2分） 所以 （2分） 3、 用一架的开普勒望远镜，通过一个观察窗观察位于距离500mm远处的目标，假定该望远镜的物镜和目镜之间有足够的调焦可能，该望远镜物镜焦距求此时仪器的实际视放大率等于多少？ 解：（1）目镜的焦距 （2分） 由高斯公式得 （2分） （2分） （2分） （2分） 已知放大镜焦距f’=25mm，通光孔径D1=25mm，人眼瞳孔D2=2mm，它位于放大镜后50mm处，物体位于放大镜前23mm处。试确定系统的孔径光阑和视场光阑，并求入瞳、出瞳及入窗、出窗的位置和大小。 解：放大镜前无光学零件，其 本身就在物空间。 瞳孔在物空间像的位置为： ，代入可得： （2分） 因此 瞳孔像的孔径为。 因瞳孔关于光轴对称，所以取。 （2分） 放大镜对物点的张角的正切为 （1分） 瞳孔像对物点的张角的正切为 （1分） 因为，所以瞳孔为系统的孔径光阑。入瞳在放大镜前50mm处，直径为2mm，瞳孔即为出瞳，在放大镜后50mm处，直径为2mm。 （2分） 因除了瞳孔外，系统只有放大镜一个光学零件，所以放大镜为系统的视场光阑，入窗和出窗，直径为25mm。 （2分） 试 题 答 案 - 1 - A