应用光学习题及答案_百度文库

考试试题纸（A卷）课程名称题号题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题应用光学四五六七专业班级八九十总分一二三一、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）5.照相机中F数是什么意思？光圈指的是什么？（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'=nr1n−1n−1，l'H=−f'd，lH=−f'd，nrnr⎡⎤rd12(n−1)⎢n(1−1)+(n−1)⎥r2r2⎦⎣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）五、计算题（共35分）（b）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）×试题标准答案及评分标准用纸一、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）（A卷）′到目镜物镜焦点F1．物镜的像方焦点F物目之间的距离′表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离2．又叫后截距，用lF3．一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′之比4．入瞳直径D和物镜焦距f物′f物n−15．假设物空间不动，棱镜绕P转θ，则像空间先绕P’转(−1)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四、分析作图题（共25分）1．如图：f′，F数又称为光圈。′和lH，分析后可得：lH′0，lH0，其基点位置：2．可知：r10，r20，d为任意值，把f′的表达式代入lH3.(a)(b)五、计算题（共35分）．1．解：1）因为：β=β1β2；β=4；β1=−2；所以得：β2＝2′由牛顿公式：β1＝－x1′f1′=f1′−β1f1′=50−(−2)×50=150所以：l1′=f1′+x1′l1=l11=2=−75′=(1−β2)f2′=(1−2)×(−150)=150同理：l2′l2=l22==75可得：d=l1′−l2=75′+d=75+150+75=3002）L=−l1+l23）即保持共轭距L1不变′−l1=150+75=225第一透镜的共轭距：L1=l1⎧l∗1=−150l=−75⎧⎪1又：−=，可得：⎨和⎨′∗′l=150⎩1⎪⎩l′1=75∗′l此时：β=1∗1=−；β∗=−×2=−1∗12．解：1）由于透镜1的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。2）先求透镜2被透镜1所成的像。也就是已知像求物利用高斯公式：111111；可得：−=−=l1'l1f1'20l1100求得：l1=25mm；β=y'l1'2015===0.8；y==18.75mmyl1250.83）求光阑3被前面光组所成的像。a.先求光阑3被透镜2所成的像因为l2’=30mm，利用高斯公式得：111；解得：l2=40mm−=30l2120又：y2’=D3/2=10mm，y2对透镜1来说是像，故y1'=y2=13.33mm因为l2=l1'–d1，所以：l1'=l2+d1=40+20=60mmβ2=y2'l2'30===0.75y2=y2'β2=100.75=13.33mmb.再对透镜1求此y2l240像所对应的物，仍利用高斯公式：111；得：l1=150mm−=60l1100β1=y1'l1'60y'13.33===0.4；y1=1==33.33mm；D3'=2y1=66.66mm4）物点A对光阑D1’的张角：y1l1150β10.4D12018.7533.33==0.1对D2’的张角：tgu2==0.0833对光阑D3’的张角：tgu3==0.0952可见u2200200225350tgu1=为最小，说明光阑像D2'限制了物点的孔径角，故透镜2为孔径光阑。5）像高（D’/2）对入瞳中心的张角最小的为视场光阑D’1对入瞳中心的张角：tgw1=2033.33=0.8D’2本身是入瞳中心D’3对入瞳中心的张角：tgw3==0.2666425150−25由于tgw3最小，所以光阑3是视场光阑