光学工程导论习题集

《光学工程导论习题集》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光学工程导论习题集第一章几何光学基础1、何谓几何光学？工程光学为什么以几何光学为基础？答：几何光学就是用几何学的概念(点、线、面等)来描述光学现象。几何光学是为了适应工程技术的需要而对光的性质的近似描述。这种近似又恰恰能满足工程技术的基本要求。因此工程光学以几何光学为基础。2、可见光的波段范围是什么？就你所知，现代光学工程研究的波段范围又是什么？答：可见光的波段范围：400~760nm；现代光学工程研究的波段范围是从远红外到伽马射线(10−14~10−3m)。3、几何光学的基本定律主要有哪些？为什么说反射定律是折射定律的特例？答：光的直线传播定律，折射和反射定律，可逆性，

2、互不干扰定律，费马原理等。对于折射定律，设n2=−n1，则I2=−I1，即反射定律。所以说反射定律是折射定律的特例。4、分别举出几个表现光的波动性、粒子性的例子。答：光的波动性：光的反射、折射、干涉、衍射、偏振等；光的粒子性：光的发射、吸收、荧光、光电效应、光的受激发射等。5、某人通过放在特定位置的反射镜窥视另一个人，他以为那个人看不见他，可那个人一下子就发现了他，这是为什么？答：在几何光学中，光的可逆性。6、针孔照相原理是什么？画图说明之。答：针孔照相的原理：光的直线传播（图略）。7、水池底部有一块石头，一个人在与水平面成60o下观察它，估计它与水面的垂直距离为0.5m

3、，该水池的实际深度大约是多少？答：由题意可知，i=30o，n=1，n'=1.333根据折射定律：nsini=n'sini'，，，i'=22.03o，tani'=0.405设水池的实际深度为h，如图所示：，。8、某人想测量一栋楼房的高度，而身边只有一把米尺，他看了看天上的太阳，很快就算出了楼房的高度。你知道他是怎样计算的吗？答：根据光的直线传播。利用他自己的身高H，再用米尺测量出他的影子长度h，楼房的影子长度l，可以计算出楼房的高度L：。9、在什么情况下会发生光的全反射？全反射的临界角如何计算？答：当光从光密介质向光疏介质传播时，如果入射角大到一定的值时，就不会有光进入光疏

4、介质，而是全部返回到光密介质中去，发生全反射。全反射的临界角：当光从光密介质(n1)向光疏介质(n2)传播时,根据光的折射定律，，当I2=90o时发生全反射，此时，称为全反射的临界角。10、一个处在会聚光路中用K9玻璃制作的直角棱镜，在反射面不镀膜的情况下，它能承担多大的孔径角？答：当会聚光入射到直角棱镜上时，对孔径角有一定的限制，超过这个限制，就不会发生全反射了。K9玻璃制作的直角棱镜，在斜边上入射的临界角是41.26o，如图所示：I1=45o−41.26o=3.74o。根据折射定律n0sinI0=n1sinI1，sinI0=1.5163×sinI1=0.098907，

5、则允许的孔径角为：U=I0=5.68o第二章近轴光学1、按照光线计算的步骤写出子午光线和近轴光线的追迹公式。答：子午光线追迹公式：(1)初始数据，给出结构参数(R，d，n)和目标的初始位置(L1，U1或Y1)；(2)折射计算，，，，(3)转面计算，，，(4)终结计算，近轴光线追迹公式：(1)初始数据，给出结构参数(r，d，n)和目标的初始位置(l，u或y)(2)折射计算，或n'u'=y1(n'−n)c1+nu(3)转面计算，(4)终结计算，，2、用作图法求下面图2-23的物象关系。答：图略。3、一个135照相机，物镜焦距为f'=50mm，相对孔径为1:2，求它的角视场和拉

6、氏不变量。答：由题意可知物镜的孔径为D=50×(1:2)=25mm，胶片尺寸为36mm×24mm，最大像高为，视场角为tanU'p=h'/f'=21.6/50=0.432，U'p=23.36o；拉氏不变量为j=n'u'y'p−n'u'py'=(D/2f)×21.6−0=5.4。4、求出厚度为d的平行玻璃板的光线平移量。答：平行玻璃板的光线平移量为：。5、画图说明光学系统的关键点和面的物理意义。答：关键点：焦点、节点、主点；关键面：焦面、节面、主面。（图略）6、一组由正、负透镜组成的双分离透镜组，其中，间隔为d，求：1)当d为何值时，总焦距为零；2)当d为何值时，总焦距；3

7、)当d为何值时，总焦距。答：由公式：可得(1)当时，；(2)，，；(3)，，，。7、一个边长为15mm的正方形，其中心在焦距为100mm的透镜的光轴上，该中心距离透镜为150mm，如图2-24所示。求成像后的各边的边长，横向和纵向放大率各为多少？答：前表面：物距为，像距为，放大率：，成像后的边长为a1=15m1=35.3mm，后表面：物距为l2=−150−7.5=−157.5mm，像距为，放大率：，成像后的边长为a2=15m2=26mm，侧表面：纵向放大率为，成像后的边长为a3=15=61.5mm8、图2-25表示一个双反射镜