应用光学习题及答案

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1、考试试题纸（A卷）课程名称应用光学专业班级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

2、，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

3、？（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，，，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，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，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，

4、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：，口径；透镜2：，口径，它和透镜1之间的距离为；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离。物点A的位置，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．物镜的像方焦点到目镜物镜焦点之间的距离2．又叫后截距，用表示，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

5、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和物镜焦距之比5．假设物空间不动，棱镜绕P转θ，则像空间先绕P’转，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。

6、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数又称为光圈。一、分析作图题（共25分）1．如图：2．可知：r1<0，r2>0，d为任意值，把的表达式代入和，分析后可得：，，其基点位置：3.(a)．(b)五、计算题（共35分）1．解：1）2）3）即保持共轭距L1不变第一透镜的共轭距：又：，可得：和此时：2．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：；可得：求得：；；3）求光阑3被前面光

7、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：；解得：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：b.再对透镜1求此像所对应的物，仍利用高斯公式：；得：；；4）物点A对光阑D1’的张角：对D2’的张角：对光阑D3’的张角：可见u2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：D’2本身是入瞳中心D’3对入瞳中心的张角：由于tgw3最小，所以光阑3是视场光阑