应用光学（工程光学）试题库

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1、第一章几何光学基本原理和成像概念简答题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、如何区分实物空间、虚物空间以及实像空间和虚像空间？是否可按照空间位置来划分物空间和像空间？答：实物空间：光

2、学系统第一个曲面前的空间。虚物空间：光学系统第一个曲面后的空间。实像空间：光学系统最后一个曲面后的空间。虚像空间：光学系统最后一个曲面前的空间。物空间和像空间在空间都是可以无限扩展的，不能按照空间进行划分。3、物体通过透镜成一虚像，用屏幕是否可以接收到这个像？如果用人眼观察，是否可以看到这个像？答：虚像无法用屏幕接收，但肉眼可见。计算题1.为了从坦克内部观察外部目标，需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚200mm，孔宽为120mm，在孔内安装一块折射率的玻璃，厚度与装甲厚度相同，问在允许观察者眼睛左右移动

3、的条件下，能看到外界多大的角度范围？解：2.一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为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，问纸片最小直径应为多少？解：3、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。解：4、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。解：5、如图所示，有一半径为R厚度为b的原板，由折射率沿径向变化的材料构成，中心处的折射率为，边缘处的折射

4、率为.试问：圆板的率以何种规律变化时，在近轴条件下，平行于主光轴的光线将聚焦？此时的焦距又为多少？解：6、人眼垂直看水池深处1m的物体，水的折射率为1.33，试问该物体的像到水面的距离是多少？解：根据近轴光学成像公式：根据题意，物体由水折射入空气，，，，将其带入近轴光学成像公式，所以，7.有一折射率为1.54的等腰直角棱镜，入射光线与该棱镜直角边法线成怎样的角度时，光线刚好在斜面上产生全反射。解：第二章高斯光学一、简答题1.共轴理想光学系统有哪些性质？答：由于系统的对称性，位在光轴上的物点对应的像点也必然

5、位于光轴上；位于过光轴的某一截面内的物点对应的像点必位于同一平面内；同时，过光轴的任意截面成像性质都是相同的。位于垂直于光轴的同一平面内的物所成的像，其几何形状和物完全相似。一个共轴理想光学系统，如果已知两对共轭面的位置和放大率；或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其他一切物点的像点都可以根据这些已知的共轭面和共轭点确定。2.什么叫理想光学系统？理想光学系统有那些性质？答：理想光学系统：通常把物、像空间符合“点对应点，直线对应直线，平面对应平面”关系的像称为“理想像”，把成像符合上述

6、关系的光学系统称为“理想光学系统”。共轴理想光学系统性质：物、像空间符合“点对应点，直线对应直线，平面对应平面”关系。3.什么叫理想像？理想像有何实际意义？答：理想像：物、像空间符合“点对应点，直线对应直线，平面对应平面”关系的像。理想像的实际意义：明确了光学系统成像的要求以后，就可以使我们在整个研究中具有明确的目标和方向。4.共轴球面系统中光路计算公式（共6个）答：5.在实际光学系统中，光线和球面等各参量的符号规则（符号法则）答：（1）线段：规定由左向右为正，由下向上为正，反之为负。——由球面顶点算起到

7、光线与光轴的交点；——由球面顶点算起到球心；——由前一面顶点算起到下一面顶点。（2）角度：一律以锐角来度量，规定顺时针转为正，逆时针转为负。——由光轴起转到光线；——由光线起转到法线；——由光轴起转到法线。6.近轴光路计算公式（6个）答：7.近轴光学的基本公式答：或8.利用近轴光学公式计算出的像有什么实际意义？答：实际意义：作为衡量实际光学系统成像的标准；用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和大小。9.物方焦点和物方焦平面的性质；像方焦点和像方焦平面的性质答：物方焦点的性质：过物方焦点入射的光线，通过光

8、学系统后平行于光轴射出。物方焦平面的性质：由物方焦平面上轴外任意一点发出的所有光线，通过光学系统以后，对应一束和光轴成一定夹角的平行光线。像方焦点的性质：平行于光轴入射的任意一条光线，其共轭光线一定通过像方焦点。像方焦平面的性质：和光轴成一定夹角的平行光束，通过光学系统以后，必相交于像方焦平面上同一点。二、计算题1.以凹球面反射镜浸没在水中，物体在镜前300mm，像在镜前90mm，求球面反射镜的曲率半径和焦距。解：2.一薄透镜