天大工程光学(上)期末考试试卷及答案

工程光学（上）期末考试参考答案一． 简答题：（共12分，每题3分）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？fD/f和视场角2孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。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路时，孔径光阑与物的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。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径、大视场系统。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5种。瑞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二． 图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分）求像C）求像A'B'求物AB判断光学系统的成像方向50%渐晕的视场ACBACB'BA'AA'BF'B'HH'FAB F1' F2 F1

H' F' B'f' A'题题2-3图xyz入瞳xyz入瞳出瞳2ωFF'2-5图y物镜xzxyyzxz题2-4图题2-6图三． 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：① 照明系统的拉赫不变量要大于成像系统的拉赫不变 ② 保证两个系统的光瞳衔接和成像关2．转像系统棱镜和 透镜两大类其作用是：_使物镜所成的倒像转变为正像。一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距-0.2米 该学生裸眼所能看清的最远距离眼前0.2米 。光通过光学系统时能量的损失主要有两透明介质面上的反射损, 介质吸收的损和 反射面的光能损。5．激光束聚焦要求用焦距的透镜，准直要用焦距的透镜四． 计算题：（共60分）f30mm，如在其前边放置一个6x置和焦距，并画出光路图。分）

f' h f'o 1 6解：f' h f解：e 2 3

, f'180(mm)l 'f'(f')30180210(mm)H 3l '30(mm)F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：物镜物镜目镜h1F1'(F2)F3'(F')H'-h2fo'-fef3'=30-f'lH'

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2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。（202ABABB'A'd-l=50l2l1'-l2'=-l3'-l3设：透镜的折射率为n

1n' n n'n1物点A经

r折射成像在处，将已知条件l50mm代入公式l'

l r 得n 1 n1l' 1

20

1 1 22A'r2

反射后，成像于B'点。故将

l2l'dl

l' l r，1 111

11得： l2' l1

10 ----②1B'点再经r1

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l3d55，代入折射公式，得：11l' 52

n120 ----③由①②③式解得： n答：透镜的折射率为1.6。

500mm

1，相对孔径10，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。分）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为2mm分）分）分）分）5折光度，目镜应能移动的距离。分）画出光路图。分）解：根据题意，画出物镜的结构图如下：hh1h2u1'u2'H'F1'F'd 300400f'=500 f'

h1tgu'2h f' 1 1 tgu'1h hdtgu'12 1 h 1 tgu' 2f500mm和d100mm

1 300 ，得：f1'25(m)f'f'将d

'f2

代入牛顿公式

f'

1 2

f'300(mm)2D1

D500

150(mm)

f' 10，则： 10

D5025xD' 2f' 500

o25x ffe' ，

' 20(mm)25 25025012.5xe f' 20e孔径光阑物镜孔径光阑物镜目镜h1h2u1'u2'H'F1'F'd 300 -fe=20400f'=50011111将和l100mm f将和1

'200mm代入公式l' l f'，得：

'66.67mm111将l2(66.67320)386.67mm和fe'20mm代入公式l' l f'，得出瞳距：lz'21.09(mm)