工程光学英文题加中文题含答案

1、En glish Homework for Chapter 11nan cie nt times the rectili nearpropagati on of light was used to measure the height of objects by comparing the len gth of their shadows with the len gth of the shadow of an object of known len gth. A staff 2m long whe n held erect casts a shadow 3.4m long, while a

2、build ing'hadow is 170m long. Howtall is the buildi ng?Soluti on.Accord ing to the law ofx 2 rectilinear propagation, we get, 170 34 x=100 (m)So the building is 100m tall.2. Light from a water medium with n=1.33 is in cide nt upon a water-glass in terface at an angle of 45o. The glass index is 1

3、.50. What angle does the light make with the normal in the glass?Soluti on.Accord ing to the law ofrefracti on, We get,IInsin I n sin Isin I1.33 sin45150.626968I 38.8So the light makeno rmal in the glass.3. A goldfish swims 10cm from the side of a spherical bowl of water of radius 20cm. Where does t

4、he fish appear to be? Does it appear larger or smaller?Solution. According to the equation.n n n n,lA 8.5836(cm) r and n =1 , n=1.33, r=-20we can get1 n n n 1.330.330.1165nln I8.5836 1.331 10| 1.14161l l r 1020So the fish appears larger.:-10cr4. An object is located 2cm to the left of con vex end of

5、 a glass rod which has a radius of curvature of 1cm. The in dex of refracti on of the glass is n=1.5. Find the image dista nee.Soluti on. Refer to the figure. Accord ing to the equati onn n n n，l l r and n=1, n =1.5, li=-2cm,ri=1cm , we get<AA；<J:Aliiiia-l1=2cm4_片 r1=1cm1.51.5 1107? "1_21

6、1l2 d l112 2 cmEn glish Homework for Chapter 22. A lens is known to have a focal len gth of 30cm in air. An object is placed 50cm to the left of the lens. Locate the image and characterize it.Solution. According to Gaussf=The object is tran spare nt cube, 4mm across, placed 60cm in front of 20cm foc

7、al length. Calculate the transverse and axial magnification and describe what the image looks like?Solution. From Gauss ' s equation, we find for the rear surface of the cube (the face closer to the lens)l1 430(cm)that, “ f (60) 20°cs equation,1 l 丄Ul f and f =30cml=-50cmIi rIl 30 ( 50)75(c

8、m) ；-l=50cm|we get f l 30(50)L 空 1.5l 50The image is a real, larger one.For the front surface (the face farther away from the len s),(60.4) 20I229.9(cm)60.4 20The transverse magnification for the30Mt0.5rear surface is 60But the axialmagn ificati onis30 29.960 ( 60.4)0.25Since Mt Ma,the cube doesn

9、9; t look likea cube.4. A bic on vex lens is made out of glass of n=1.52. If one surface has twice the radius of curvature of the other, and if the focal len gth is 5cm, what are the two radii?Solution. Supposing r1= -2r2 ( p 2=-2 p1) , according to the lens equation(n 1)( 1 2) we get,10.1282 20.256

10、4 r1=7.8(cm) r2=-3.9(cm)返回En glish Homework for Chapter 41. A stopmm in diameter is placedhalfway betwee n an exte nded object and a large-diameter lens of 9cm focal len gth. The lens projects an image of the objectonto a scree n 14cm awa y. What is the diameter of the exit pupil?ObjectLens-llSoluti

11、on. Refer to the figure. First, from the known focal length and the image dista nee,we find the object dista nee.1 1丄1 1 f and I =14 f =9 l=-25.2(em)The stop is one-half that distanee is front of the lens, sols=12.6(cm) ls'=31.5(cm)Dex L 31.5Dstop ls25.22.Dex 2.5 0.82(cm)2. Two lenses, a lens of

12、 12.5cm focal length and a minus lens of unknownpower, are mounted coaxially andcm apart. The system is a focal, that is light en teri ng the system parallel at oneside emerges parallel at the other. If a stop 15mm in diameter is placedhalfway betwee n the len ses:1) Where is the entrance pupil?2) W

13、here is the exit pupil?3) What are their diameters?Solution. Refer to the figure. For the system to be a focal, the focal points of the two lenses must coin cide. Since f=12.5cm, andthe two len ses arecm apart, sof2 =-4.5cm. The en tra nee pupil is the image of stop formed by the first lens.i丄丄Accor

14、ding to Gauss ' s equation,and l=4cm, f=12.5cm. We getlifihfi li12.5 48.55.88(cm)DDstop 15 5.88D entrance422.05(mm)The exit pupil ' slocatio n is2( 4.5) ( 4)l 卫l2l2 f2( 4.5)( 4)2 12 ?Dstop 157.95(mm)18订2.12(cm)Dexit返叵En glish Homework for Chapter 71. A pers on wants to look at the image of h

15、is or her own eyes, without accommodati on, using a con cave mirror of 60cm radius of curvature. How far must the mirror be from the eye if the pers on has1) Normal visio n?2) 4diopter myopia, without correcti on?3) 4diopter hyperopia, without correcti on?Soluti on.1) When the person has normal visi

16、on, according to the following scheme 1, we get l'2) Accord ing to the followi ng scheme 2,l'=olrllr25cm25(cm)60cml285l30 250l 85_4 30 25285 652l175(cm)l150(cm) orl2l'210(cm)15(cm)Li(25L<Scheme 2So the mirror must be 75cm or 10cm from the eye.3) Accord ing to the followi ng scheme 3,

17、real, so we can give up this an swer)l' l25(cm)r 60cml235l30 25 0亠25 -LScheme 3l 35 J3524 30 25235 652l150(cm)l'175(cm) orl 2l'215(cm)10(cm)(Since the object isSo the mirror must be 50cm from theeye.2. Discussi on: What differe nces betwee n the follow ing situati ons:1) a microscope is

18、used for projecti on;2) the microscope is used for visual observati on.返回工程光学（上）期末考试试卷.问答题：（共12分，每题3分）1. 摄影物镜的三个重要参数是什么？ 它们分别决定系统的什么性质？2. 为了保证测量精度，测量仪器一般 采用什么光路？为什么？3. 显微物镜、望远物镜、照相物镜各 应校正什么像差？为什么？4. 评价像质的方法主要有哪几种？各 有什么优缺点？图解法求像或判断成像方向：（共分，每题3分）1 求像A'B'2 求像A'B'3求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像

19、方的基点位置和焦4判断光学系统的成像方向5. 求入瞳及对无穷远成像时 的视场6. 判断棱镜的成像方向H H1d1A1-Fl'肥FlE一-人*题2團丄FFT*躺题26图填空：（共10分，每题2分）1. 照明系统与成像系统之间的衔接关 系为：2转像系统分 和两大类，其作用是：3一学生带 500 度近视镜，则该近视 镜的焦距为 ,该学生裸眼所能看清的最远距离为4光通过光学系统时能量的损失主要 有： , 和5激光束聚焦要求用焦距较 的透镜，准直要用焦距较 的透镜。四.计算题：（共60分）1 .一透镜焦距f' 30mm，如在其前边放置 一个6泊勺开普勒望远镜，求组合后 系统的像方基点位置

20、和焦距，并画出 光路图。（10分）2 .已知r 20mm , r2 20mm的双凸透镜，置于 空气中。物A位于第一球面前50mm处, 第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前5mm，如图所示。若按 薄透镜处理，求该透镜的折射率 n。（20 分）3 .已知物镜焦距为500mm，相对孔径“, 对无穷远物体成像时，由物镜第一面 到像平面的距离为400mm，物镜最后一 面到像平面的距离为300mm。（1）按薄透镜处理，求物镜的结构 参数；（8分）（2）若用该物镜构成开普勒望远镜， 出瞳大小为2mm ,求望远镜的视觉放 大率；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4 分）（4）如果物镜的第一面为

21、孔径光阑， 求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6）如果视度调节为折光度，目镜 应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）?几何光学试卷?几何光学答案?物理光学试卷?物理光学答案工程光学（上）期末考试参考答案 一.简答题：（共12分，每题3分）1.摄影物镜的三个重要参数是什么？它 们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距宀 相对孔径和视场角二。焦距影响成像 的大小，相对孔径影响像面的照度和分 辨率，视场角影响成像的范围。2. 为了保证测量精度，测量仪器一般采 用什么光路？为什么？答：为了保证测量精度，测量仪器一般 采用物方远心光路。由于采用物方远心 光

22、路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面 重合，无论物体处于物方什么位置，它 们的主光线是重合的，即轴外点成像光 束的中心是相同的。这样，虽然调焦不 准，也不会产生测量误差。3. 显微物镜、望远物镜、照相物镜各应 校正什么像差？为什么？答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径 有关的像差，如：球差、正弦差等。照 相物镜则应校正与孔径和视场有关的所 有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔 径、大视场系统。4评价像质的方法主要有哪几种？各有 什么优缺点？答：评价像质的方法主要有瑞利 (Reyleigh )判断法、中心点亮度法、 分辨率法、点列图法和光学传递函数(OTF法等5种。瑞

23、利判断便于实际应 用，但它有不够严密之处，只适用于小 像差光学系统； 中心点亮度法概念明确， 但计算复杂，它也只适用于小像差光学 系统；分辨率法十分便于使用，但由于 受到照明条件、观察者等各种因素的影 响，结果不够客观，而且它只适用于大 像差系统；点列图法需要进行大量的光 线光路计算； 光学传递函数法是最客观、 最全面的像质评价方法，既反映了衍射 对系统的影响也反映了像差对系统的影 响，既适用于大像差光学系统的评价也 适用于小像差光学系统的评价。图解法求像或判断成像方向：（共分，每题 3 分）1. 求像A'B'（图中C为球面反射镜的曲 率中心）2求像 A'B'3

24、 .求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4判断光学系统的成像方向5求入瞳及对无穷远成像时 50%渐晕的 视场6判断棱镜的成像方向填空：（共10分，每题2分）1. 照明系统与成像系统之间的衔接关系 为： _照明系统的拉赫不变量要大于成像 系统的拉赫不变量 _保证两个系统的光瞳衔接和成像关系2. 转像系统分棱镜式和一透镜式.两大类，其作用是：_使物镜所成的倒像转变为正 像。3. 学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为-0.2米,该学生裸眼所能看清的最远距离为 眼前0.2米。4. 光通过光学系统时能量的损失主要有：_两诱明介质面上的反射损失,介质吸收的损失禾口 反射面的

25、光能损失_。5. 激光束聚焦要求用焦距较 短_ 的 透镜，准直要用焦距较 长一的透 四.计算题：（共60分）1.一透镜焦距' 如在其前边放置一 个的开普勒望远镜，求组合后系统的 像方基点位置和焦距，并画出光路图。（10 分）解:几，也 A1求得： ，_/j -'+(-/)-30+ 180-210 伽丿30 (mm)答：组合后的焦距是-180mm基点位置 如图所示 其光路图如下所示:412. 已知,的双凸透镜，置于空气中。 物A位于第一球面前 宀：处，第二面镀反 射膜。该物镜所成实像B位于第一球面 前“，如图所示。若按薄透镜处理，求 该透镜的折射率n°（20分）设：透镜

26、的折射率为n 物点A经。折射成像在A处，将已知条件代入公式H1 鬥厂厂得-A经反射后，成像于 1 1 2B'点。故将，代入反射面公式二,1 1 _ 1 得：-B'点再经“折射成像在 B点。根据光路的可逆性，将 B视为物, B'点视为像，有，代入折射公式，得:520由 式解得： 答：透镜的折射率为1.6。3. 已知物镜焦距为，相对孔径二，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到 像平面的距离为 ，物镜最后一面到像 平面的距离为匚:曲。（1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数;分）2）若用该物镜构成开普勒望远镜，岀 瞳大小为际，求望远镜的视觉放大率；4分）（3）求目镜的焦距、放大率；

27、（4分）4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求 出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）(6) 如果视度调节为折光度，目镜应能 移动的距离。(2分)(7) 画出光路图。(4分)解：根据题意，画岀物镜的结构图如下：为1将-和 f = 1 :丁代入公矶1r阿亦=阳-血罗1代入牛顿公式”血 /曰z，得:心，得:A'- -300WD _ 1(2)因厂：则:£）= 5aOxL = 50（；Mini）D'(4)望远镜系统的结构如下图所示:£ 1 =J_将“jot和加m伽代入公式厂厂尸，得:-d(5.fi7mra将_：_ ：. _ ' . 和i _一,代入公式-

28、",得出瞳距：J（6）（7）望远系统光路图如下:?几何光学试卷 ?几何光学答案 ?物理光学试卷?物理光学答案工程光学（下）期末考试试卷2一束准直的单色光正入射到一个直 径为 1cm 的汇聚透镜，透镜焦距为 50cm,测得透镜焦平面上衍射图样 中央亮斑的直径是6.66 io3cm,则光波 波长为（ ）nm。3. 已知闪耀光栅的闪耀角为15°,光栅常数d=1 m,平行光垂直于光栅平 面入射时在一级光谱处得到最大光 强,则入射光的波长为 （）nm。4 . 晶 体 的 旋 光 现 象 是（） , 其 规 律 是（）。5 .渥拉斯棱镜的作用（）,要使它获得较好的作用效果应)1 1 1

29、 0 1 0 11 1 0 i 0 i 1利用此关系 . 波 片 快 轴 的 定 义为（）。相干长度愈长，说明光源的时 间 相 干 性）°9 获得相干光的方法有（）和（）。10.在两块平板玻璃A和B之间夹一薄纸片G,形成空气劈尖。用 单色光垂直照射劈尖，如图1所示。 当稍稍用力下压玻璃板 A时，干涉 条纹间距（），条纹向（）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃 板（入射角b 0），形成的干涉条纹 与垂直照射时相比，条纹间距1、问答题（请选作5题并写明题号,每题6分，共30分）1. 简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样 会发生怎样的变化？1）增大透镜L2的焦距；2）减

30、小透镜L2的口径；3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）2. 以迈克尔逊（M ）干涉仪的等 倾圆环和牛顿（N）环为例，对“条 纹形状”作一简要讨论，（从中央级 次、条纹移动分析它们的相同点与不 同点）。3. 利用惠更斯作图法求下列方解 石晶体中的双折射光（标出光线方向 和光矢量方向）。T®4. 拟定部分偏振光和方位角为的椭圆 偏振光的鉴别实验。（包括光路、器件 方位、实验步骤。）5. 试述如图3所示格兰一付科棱镜的结构原理（要求画出并标出o光、 e光的传播方向，光矢量方向）特点， 用途和使用方法，并说明此棱镜的透 光轴方向。6.order, diffracts lig

31、htof 632.8nmA grating, usedin the secondwavelength through an angle of 30°.How many lines per millimeter does the grati ng have?7. An oil film (n=1.47, thickness0.12 m) rests on a pool of water. Iflight strikes the film at an angle of 60o,what is the wavelength reflected in thefirst order?二计算（共

32、50分）1. （15分）平行的白光（波长范围为 390nm 700nm）垂直照射到平行的 双缝上，双缝相距1mm,用一个焦 距f im的透镜将双缝的衍射图样聚焦 在屏幕上。若在幕上距中央白色条纹 3mm处开一个小孔，在该处检查透 过小孔的光，问将缺少哪些波长？2. （20分）图4所示一双缝实验，波 长为的单色平行光入射到缝宽均为 d（d ）的双缝上，因而在远处的屏幕 上观察到干涉图样。将一块厚度为t, 折射率n的薄玻璃片放在缝和屏幕之 间。1）论P0点的光强度特性2）如果将一个缝的宽度增加务专d, 而另一个缝的宽度保持不变，P）点 的光强发生怎样的变化图4 （假设薄 片不吸收光）。3. （ 1

33、5分）将一块办片插入两个偏振 器之间，波片的快轴与两偏振器透光 轴的夹角分别为-、填空题（每题2分，共20分）1. 在夫琅和费单缝衍射实验中，以 钠黄光（波长为589nm）垂直入射,和30，求光强为 Io的自然光通过这一系统后的强度 是多少？?几何光学试卷?几何光学答案?物理光学试卷?物理光学答案工程光学（下）期末考试参考答案若缝宽为0.1mm,则第1极小出现在（5.89 10-3 ）弧度的方向上。2. 一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距 为50cm,测得透镜焦平面上衍射图 样中央亮斑的直径是 6.66 6.66 io3cm， 则光波波长为（546）nm。3. 已知闪

34、耀光栅的闪耀角为15。，光 栅常数d=1 m,平行光垂直于光栅平 面入射时在一级光谱处得到最大光 强，则入射光的波长为（500 ）nm。4. （当一束线偏振光沿着晶体的光 轴方向传播时，其光矢量将随传播距 离的增加逐步偏转）（其偏转的角度=1。式中为旋光系数，I为光在晶1体中传播的距离，P）5. （它能将自然光分解成两个分得 较开光矢量相互丄的线偏振光），（由2 2sint（n° rx）tg知，可以选用双折射 率差值较大的材料制作）。6.；ill；雅卜:IL1卜口利用此关系可（拟定右旋圆偏振光的产生和检验 实验）。7.（在波片中与传播速度快的光矢 量所平行的主轴方向）。系（缢ct ）

35、。相干长度愈长，说明 光源的时间相干性（愈好）。9. 获得相干光的方法有（分波前法） 和（分振幅法）。10. 在两块平板玻璃 A和B 之间夹一薄纸片G,形成空气劈尖，。 用单色光垂直照射劈尖，如图1。当 稍稍用力下压玻璃板 A时，干涉条 纹间距（增大），条纹向（右）移动。 若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入 射角0），形成的干涉条纹与垂直 照射时相比，条纹间距（增大）。问答（每题6分，共30分）1答： 1）增大透镜 L2 的焦距，将使接 收屏上衍射图样的间隔增大。 因有公 式e f'，此时衍射角 不变，条纹间隔 e增大；2）增大透镜 L2 的口径，不会改变衍 射图样的分布， 但进入系统的光束宽 度增加，可使光强增加；3）衍射屏垂直于系统光轴方向移动 时，衍射图样不会改变， 因为衍射屏 移动前后光的入射角不变， 缝宽不变， 由衍射公式知其接收屏上的光强分 布不变；2. 答：M圆环 N圆环 n=0 中央级次h >大，条纹从中心涌出，中央级次增 高；n 1.6h >小，条纹从中心 内陷，中央级次 降低。h 大，条纹向牛顿环中心移动（向 棱移动）,条纹变密，但不内 陷；n 16h 小，条纹向外移动，条纹变疏。 条纹移动 红内紫外红外紫内 白光照射（