工程光学模拟试卷一答案 - 厦门大学精品课程建设网站

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1、厦门大学《应用光学》课程试卷物理与机电学院机电工程系二、三年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）一、名词解释（每小题2分，共20分）1、视见函数——人眼对不同波长的光的视觉强度与对波长为555 nm光的视觉强度之比。2、景深——像面上可以得到清晰像的物空间的最近与最远点的距离。3、场镜——在系统光学特性不变的情况下，在物镜的像平面或与像平面很靠近的位置加入一个透镜，使成像光束在目镜上的投射高度降低，以使目镜组的口径减小，该透镜称作场镜。4、棱镜展开——把棱镜的主截面沿着它的反射面展开，取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代

2、替棱镜的折射，使研究大大简化，这种方法称作棱镜的展开。5、渐晕——视场边缘的成像光束的小于轴上成像光束的现像，称为渐晕6、视放大率——同一目标用仪器观察时的视角和人眼直接观察时的视角的正切之比，表示仪器对目标的放大效果，称之为仪器的视放大率。7、立体角——任一形状的封闭锥面所包含的空间8、球差——球面光学系统使不同孔径光束的出射光束的聚交在轴上不同点，为表示对称光线在光轴方向上的离散程度，用不同孔径光线对理想像点的距离来表示，称之为球差。9、相当空气层——棱镜展开后的平行玻璃板的对物体成像，相当于穿过厚度为L/n的空气厚度后光线

3、平线一段距离，光线在平行玻璃板上的投射高度与空气层的投射高度相同，以此来研究棱镜展开后的平行玻璃板成像，将厚度为L/n的空气称作平行玻璃板的相当空气层。10、主平面——垂轴放大率为1的一对共轭面。二、填空（每小题2分，共20分）1、（1）光线从光密介质入射到光疏介质（2）入射角大于临界角。2、用垂轴放大率判断物、像虚实关系方法：当β>0时物像虚实相反β<0时物像虚实相同3、物、像位置相对于光学系统的焦点来确定的称为牛顿公式，相对于光学系统的主点来确定的称为高斯公式，如已知光学系统的物、像方的介质折射率分别为n及n`，则理想光学系

4、统中两焦距间的关系为4、光学系统的垂轴放大率β、轴向放大率及角放大率之间的关系为5、一光学系统由焦距分别为：的两光组组成，两光组间光学间隔为，则组合系统的物、像方焦距分别为=，=6、平面反射镜成像的垂轴放大率为1，物像位置关系为镜像，如果反射镜转过α角，则反射光线方向改变2α7、限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑，限制成像范围的光阑称为5视场光阑，孔径光阑经前面光组在光学系统物空间所成像称为入瞳，经后面光组在光学系统的像空间所成的像称为出瞳8、目视光学系统设计时要满足二个基本要求：扩大视角，出射平行光9、光学系统的

5、光能损失主要有两种：反射损失，吸收损失10、单色光轴外像点的性质不同的五种像差为：球差彗差场曲像散畸变，色差有两种，即轴向色差垂轴色差一、原理阐述（20）1、费马原理及数学描述（4分）光从空间一点传输到另外一点，总是沿光程为极值的路径传播。2、棱镜转动定理及符号表示（4分）物不动，当棱镜线空间某一轴P转动θ角时，像先绕P的像P`转（-1）n-1θ角，再绕P转θ角。符号表示：[A`]=[（-1）n-1θP`]+[θP]3、折射定律（4分）折射光线与入射光线位于同一平面内，4、望远镜的工作原理及视放大率公式（8分）无限远处物成像在物

6、镜的像方焦平面上，而物镜的像方焦平面与目镜的物方焦平面重合，则再经目镜出射的光线为平行光，即再经目镜成像于无限远处。二、计算题（每小题15分，共30分）1、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KD=0.5时的视场角等于多少。解：望远镜系统的视放大率公式：极限视场角是刚好进入系统一条光线所对应的视场角，如图所示。将代入上式，可得因此，最大视场角为5.665°5CB`DO2O1F`OFeGEf`=108当KD=0.5时，即

7、经过物镜节点的一条光线刚好在目镜上的投射高度为目镜的边缘。由几何关系得：即此时的视场角为4.538°1、如图所示的照明系统，在15m远的地方照明直径为2.5m的圆形屏，要求达到屏上达到的平均照度为50lx，聚光镜的焦距为150mm，通光直径为150mm，假定灯泡选用钨丝充气灯，其光视效能K=15lm/w，求：（1）灯泡的发光强度及灯泡通过聚光镜后在照明范围内的平均发光强度；（2）灯泡的功率和位置。5解：在均匀照明情况下，像面接受的总的光通量为：在照明空间的光锥角为u`，一、作图求解（10分）已知两光组组成的光学系统的基点位置如图

8、所示，用作图法求组合系统的基点位置（F，F`，H，H`），并求物点A经过二光组后像A`的位置。5F1F2F`1H1H`1H2F`2H`2A5