长春理工大学专业课资料

1、一、概念题（共20分，每题5分）1、辐射能 2、景深 3、角放大率 4、正弦条件二、填空题（共33分，每空3分）1、 反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的 传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于 光学系统的像质评价。3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着 的增大而降低。4、光学玻璃一般分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常 玻璃具有低折射率低色散，通常 玻璃具有高折射率、高色散。5、现有一个厚度为，折射率的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则等效空气平板的厚度为 。6、望远系统

2、又可称为无焦光学系统，其光焦度为 。若现有一伽利略望远镜，该系统物镜焦距，目镜焦距，则筒长为 。7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为 。8、有一相对孔径为1：2的照相物镜，若入射光的波长为，则其物镜的分辨率为 。三、回答问题（共32分，每题8分）1、请画出开普勒望远镜的原理光路图，并画图说明该望远镜出射光瞳的位置及大小。2、采用的对称式光学系统能够校正哪几种几何像差？为什么？3、如何理解显微镜的有效放大率？若一显微物镜上标明；，为使显微镜达到600倍的放大率，应选用多大倍率的目镜？4、请画图说明什么是位置色差？若一双胶合薄透镜两个透镜的光焦度分别为，材料分别为，试写出该双胶

3、合薄透镜组满足消色差的条件。四、计算题（共50分，每题10分）1、已知显微镜的视觉放大率为，目镜的焦距为，求1）显微镜物镜的放大率；2）假定人眼的极限分辨率为，问使用该显微镜观察时，能分辨的两物点的最小距离为多少？2、一光学系统由凹、凸两个反射镜构成，凹面反射镜A的焦距大小为，凸面反射镜B的焦距大小为，将两反射镜相对放置且二者相距为，将一高为的物体置于两反射镜之间，并垂直于光轴放置，且物体C离反射镜A的距离为，如图1所示，求物体先后经过A、B反射镜反射后所成像的大小及位置。图13、有一望远镜，物镜最大的通光口径为，假定人眼的极限分辨率为，求该望远镜的视觉放大率。假定该望远镜的实际放大率为，试问

4、用多大口径的光阑孔遮盖物镜时，恰好能够使仪器的衍射分辨率与视角分辨率相等？4、一功率为的氦氖激光器，其发光效率为，若发光面直径，发散角为，试求1）激光器的发光强度；2）激光器发光面的光亮度；3）激光束在远处屏幕上产生的光照度。5、一架幻灯机的投影镜头，屏幕距离投影镜头远，当屏幕由位置处移至位置处时，试求投影镜头应需要移动多大的距离？移动方向如何？ 五、试分析图2所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5分）图中轴方向代表光轴方向，轴方向代表平行于棱镜主截面的方向，轴方向代表垂直于棱镜主截面的方向。图2六、作图题（共10分，每题5分）如图3所示，设系统均位于同一介质空间。题(a)求物体经系统所成

5、的像；题(b)为一薄透镜与一凹面反射镜构成的组合系统，试画出该组合系统的像方主面。（a） (b)图3 一、概念题（共20分，每题5分）1、辐射能：以电磁辐射的形式发射、传输或接收的能量。2、景深：在景像平面上所获得的成清晰像的物空间深度。3、角放大率：在近轴区，一对共轭光线的像方孔径角与物方孔径角之比，即。4、正弦条件：垂直于光轴平面内两个邻近点成完善像的条件，即。二、填空题（共33分，每空3分）1、光学传递函数反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的细节传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于小像差光学系

6、统的像质评价。3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着像方视场角的增大而降低。4、光学玻璃分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常冕牌玻璃具有低折射率低色散，火石玻璃具有高折射率、高色散。5、现有一个厚度为，折射率的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则等效空气平板的厚度为 。6、望远系统又可称为无焦光学系统，其光焦度。若现有一伽利略望远系统，该系统物镜焦距，目镜焦距，则筒长为 。7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为正弦差。8、有一相对孔径为1：2的照相物镜，若入射光的波长为，则其物镜的分辨率为 。三、回答问题（共32分，每题8分） 1、答：孔径光阑经后面

7、的光学系统所成的像为出瞳，图略。2、答：彗差、倍率色差、畸变。因为它们皆属于垂轴像差，当光阑位于系统中间时，其前部系统和后部系统的垂轴像差大小相等，符号相反，故像差可自动校正。3、答：距离为的两个点不仅应通过显微镜被放大，而且应使物体被分辨的细节能被眼睛区分开，若眼睛分辨的角距离为，则，称满足该式的视觉放大率为有效放大率。应选用15倍的目镜。4、答：图略。轴上点两种色光成像位置的差异为位置色差。四、计算题（共50分，每题10分）1、解：2、解：1）凹面反射镜的半径为，2）物体经反射镜A所成的像的位置： 再经反射镜B所成的像的位置：式中3）像的大小为：3、解： 4、解：1）2）3）5、解：1）2

8、）向左移动。 五、试分析图2所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5分）六、作图题（共10分，每题5分） 图略一 填空题（每空1分，共20分）1、物方主点与（ ）相共轭，物方焦点与（ ）相共轭，物方节点与（ ）相共轭。2、折射角很小的棱镜称为光楔，当光垂直入射时所产生的偏向角为（ ）。3、选用光学玻璃时的两个重要参数是（ ） 和（ ）。 4、一般来说，消像差谱线的选择主要取决于光学系统接收器的光谱特性，应对接收器（ ）的谱线消单色像差，对接收器所能接收的波段范围内两边缘附近的谱线校正（ ）。5、 伽利略望远系统的孔径光阑是（ ） ，出瞳是 （ ）。6、唯一能够成完善像的光学元件是（ ），物体

9、经平行平板后，其像大小不变，但是像的位置将发生移动，其轴向移动在近轴区域可以表示为（ ）。7、一束光入射到平面镜上，当平面反射镜绕垂直于光轴截面的轴旋转角时，其反射光线旋转的角度为（ ）。8、轴外像差中不影响成像清晰度的几何像差为（ ）。9、高倍显微物镜常用浸液物镜，目的是提高显微物镜的（ ）。10、通常，轴外像点的照度随着视场角的增大而（ ），当视场角为300时，边缘点的照度只有中心照度的（ ）。11、两个光学系统联用时，一般应满足（ ）原则，目视光学系统中通常，其（ ）和眼瞳重合。12、一物体经过一薄透镜成像，其轴上物点对透镜所张的角度为u=-0.1，轴上像点对透镜所成张角u=0.2,则当

10、物高为10mm时，像高等于（ ）。 二、回答问题（每题6分，共60分）1、为什么在测量显微镜中，常常采用物方远心光路来提高测量精度？并画出光路图解释其是如何提高测量精度的。2、对于同一个透镜，分别针对黄光与绿光波长，哪个波长对应的焦距长，为什么？如果分别使用黄光与绿光光源为显微镜照明，哪一种光源照明时显微物镜的分辨率更高，为什么？3、如果一个人不能够看清楚0.5米以外的物体，请问他应该佩戴多少度数的眼镜？眼镜的焦距为多少？4、一个半径大小为100mm的凹球面反射镜，其物方和像方焦距分别为多少？其物方和像方主点位于什么地方？其物方和像方节点位于什么地方？5、光亮度是怎么定义的？对于余弦辐射体，它

11、符合什么规律，为什么？6、光学系统中光能损失主要包括哪些部分？通常采用什么方法减少反射损失？7、在惠更斯目镜中适合放置分划板吗？为什么？8、实验过程中使用的一根光纤，其纤芯和包层的折射率分别为1.47和1.45，若将He-Ne激光耦合进光纤，现有两种显微物镜，一种数值孔径为0.25，另一种数值孔径为0.65，你认为选哪一种比较合适？9、请写出近轴光线追迹公式，并说明应用近轴光学光线追迹公式计算出来的像有什么实际意义？10、一个8倍的望远镜，其物镜焦距为250mm，若用此望远镜观察望远镜前12m的物体，问目镜需调节多少视度？三、计算题（每题10分，共50分）1、有一个开普勒型望远镜，孔径光阑在物

12、镜前面20mm处，孔径光阑直径为20mm，用仪器测得出瞳直径为4.0mm，目镜焦距为20mm，（1）如果采用加场镜的方法使系统的出瞳距离达到25mm，问应加入什么样的场镜？（2）为了看清近处距离处的细小物体，可在起前面附加一薄透镜，构成一个组合系统，设要观察的细小物体距离附加薄透镜200mm，问附加薄透镜的焦距应为多少？整个组合系统的焦距为多少？ 2、一个各向均匀发光的灯泡，其发光效率为20lm/W，发出的光通过一个与之距离150mm处的聚光镜后，照明15m远直径为3.0m的圆，忽略聚光镜的光能损失，如果要求照明面上的平均光照度为50lx，问聚光镜的焦距应该为多少？灯泡的功率应该为多大？3、显

13、微镜目镜的视觉放大倍率为10倍，物镜的垂轴放大倍率为-4倍，数值孔径为0.1，物像共轭距为180mm，物镜为孔径光阑，试求： （1）显微镜的总体视觉放大倍率；（2）出射光瞳的位置和大小；（3）物镜和目镜的通光孔径（设物体2y=8mm,允许边缘视场渐晕50%）。4、有一个位于空气中的薄透镜，焦距为200mm，现在把它浸没在水中，求此透镜在水中时的焦距为多少？光焦度为多少？（假设透镜材料的折射率为1.5，水的折射率为1.3333）5、某照相物镜（可看作薄透镜），口径为25mm，焦距为50mm，接收器为靶面尺寸的CCD，求照相物镜的最大视场多少？在照相物镜和底片均不动的条件下，若允许轴上物点在焦平面

14、上的弥散圆直径最大为0.1mm，求此时所对应的最近物距为多少？四、作图题（每题10分，共20分）1、一个由物镜，翻转反射镜和五角屋脊棱镜组成的单镜头照相机取景器，已知物为右手坐标系，相机镜头对物体成倒立的像，试判断经过该取景器后的像的坐标系。2、求像AB的物长春理工大学2009年工程硕士研究生考试试题考试科目 应用光学 100分 专业 光学工程请考生将所有答案都答在考场上发的答题纸上 第 1 页/共 1 页一、回答问题（共40分，每小题4分）1、请画出开普勒望远系统的原理光路图，若物镜焦距，目镜焦距，请问该系统的视觉放大率为多少？2、轴上一实物点经薄透镜成一实像点，现将一厚度为，折射率为的平行

15、平板垂直于光轴插入自透镜出射的光路之中（即平行平板位于薄透镜与像点之间），请问插入平行平板前后像点的位置是否发生改变？为什么？3、显微镜的视觉放大率越大，其物空间的线视场越大。请问这句话对吗？为什么？4、物体通过透镜成一虚像，请问用屏幕是否可以接收到该虚像？为什么？如果用人眼观察是否可以观察到这个虚像？5、请写出七种几何像差。若设计消色差显微物镜应该校正哪几种像差？6、生物显微镜多用于观察透明标本，请问透明物体的照明方式通常有哪两种？各自有什么特点？7、常见的透射光学材料有哪几类？造成光学系统光能损失的主要因素有哪些？8、请问什么是斯托列尔准则？能够用斯托列尔准则对望远物镜进行系统像质评价吗？

16、9、请写出望远系统及照相系统分辨率的公式。10、请画图说明什么是细光束像散？若系统中存在较大的像散将会对系统产生什么样的影响？二、计算题（共50分，每小题10分）1、设一平凹薄透镜的像方焦距，折射率，现将该透镜水平放置且凹面向上，并在凹面内注满清水，若水的折射率，试求此系统的光焦度。2、用一个视觉放大率倍的开普勒望远镜（光学间隔）观察系统前的一个物体，该物体离物镜前焦点的距离为，若将目镜向后移动则可使物体发出的光经望远系统后平行射出，试求该系统物镜和目镜焦距。3、标准白炽灯和被测白炽灯之间垂直放置一漫反射白板，标准白炽灯离白板，假设白板的两面具有相同的漫反射系数，标准白炽灯与被测白炽灯均各向均

17、匀发光且具有相同的发光效率，则当被测白炽灯移动到离白板处时，白板两侧表面的光照度相等，请问被测白炽灯的功率为多少？4、一个人近视程度是（屈光度），调节范围是，求1）远点距离；2）近点距离；3）配戴度的近视镜后能看清的远点距离。5、一个显微镜物镜的垂轴放大率，目镜的视觉放大率为，物镜的共轭距为，求1）目镜的焦距；2）物镜的焦距；3）显微镜的视觉放大率。三、请利用作图法求图1中物体像的大小和位置，设物像位于同一种介质空间。（共10分，每小题5分）图1（a）为薄透镜 （a） (b)图1长春理工大学2009年工程硕士研究生考试试题答案考试科目 应用光学 100分 专业 光学工程请考生将所有答案都答在考

18、场上发的答题纸上 第 1 页/共 2 页一、回答问题（共40分，每小题4分）1、答：图略，2、答：插入平行平板后像点的位置将发生改变，这是因为平行平板的引入将产生一定量的轴向位移，位移量为，故像点将远离透镜。3、答：不对，显微镜的视觉放大率越大，其物空间的线视场越小，这是因为，即物方线视场与视放大率成反比。4、答：用屏幕不能接收到该虚像，但用人眼可以接收。因为虚像不是光线的真正会聚点，而是光线反向延长线的交点，故用屏幕无法接收到虚像。5、答：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。应校正球差、位置色差及正弦差（彗差）。6、答：临界照明和柯勒照明，临界照明存在照度不均匀的特点，它仅由光源及一个聚光镜构成，它具有瞳对瞳，视场对视场的特点；柯勒照明方式克服了临界照明的缺点，它是由光源及两个聚光镜构成，它具有窗对瞳，瞳对窗的特点。7、答：光学玻璃、光学晶体、光学塑料。光在两透明介质界面上的反射损失、介质吸收造成的光能