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1、厦门大学《工程光学》课程试卷物理与机电学院机电系三年级测控/机电专业主考教师：张建寰试卷类型：（试卷）一、填空1、光的折射定律（1） （2） 2、 发生全反射的条件为（1） （2） 3、 费马原理 4、用垂轴放大率判断物、像虚实关系方法：当B〉0时 B〈0时 5、物、像位置相对于光学系统的 来确定的称为牛顿公式，相对于光学系统的 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则理想光学系统中两焦距间的关系为 6、 光学系统的垂轴放大率B、轴向放大率a及角放大率丫之间的关系为 7、 一光学系统由焦距分别为： f,f和f,f'的两光组组成，两光组间光学间隔为1122F'F=A，则组合系统的物、像方焦距分别为 128、 平面反射镜成像的垂轴放大率为 ，物像位置关系为 ，如果反射镜转过a角，则反射光线方向改 9、 限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为 ，限制成像范围的光阑称为 ， 经前面光组在光学系统物空间所成像称为 ，经后面光组在光学系统的像空间所成的像称为 ，主光线是指过中心的光线10、 单色光成像会产生性质不同的五种像差，分别为 ，白光产生的色差有两种，即 、计算题1、 一厚度为200mm的平行平板玻璃，n=1.5，其下面放一直径为1mm的金属片，若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径为多少？2、 一束平行光束入射到一半径为r=30mm,折射率n=1.5的玻璃球上，球的一半镀反射层,光从未镀侧入射，求平行光束的会聚点位置，并判断像的虚实。3、 一光学系统由两薄透镜组组成，焦距分别为f=100mm,f=50mm,d=350mm，一12物位于离第一透镜250mm处，求光学系统所成像位置及垂轴放大率。4、 如图所示的光学测微系统，光学透镜的焦距为f'，当聚焦光斑在标尺上刻度为y时，试推导其测量微小角位移原理。如欲测反射镜上距光轴为a处的某点的微小线位移x,推导其与标尺上刻度值y的关系式。

5、一放大镜焦距f'二25mm,通光孔径2h=18mm,眼睛距放大镜为P'=50mm,像距离眼睛为明视距离D=250mm，渐晕系数K=50%时，试求：（1）视觉放大率（2）线视场（3）物体位f'-l'D置（r=—X，2y二500hf'/（DXP'））P—l /三、作图求解已知两光组组成的光学系统的基点位置如图所示，用作图法求组合系统的基点位置（F,F、,H，H）。

HiH'if、HiH'if、丄1F2H2H'F'2、厦门大学《工程光学》课程试卷物理与机电学院机电工程系2002年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（试卷）填空1、限制进入光学系统的光学器件称 ，其经前光学系统所成的像称为 ，经后面光学系统所成的像为 ；2、费马原理为 ；3、景深是4、单色光的像差有五种，色差有两种，分别为5、齐明点是指和6、明视距离是指二、分析计算1、 光纤芯的折射率为珥,包层折射率为n2,光纤所在的介质的折射率为n,求光纤的数值孔径n0sinl],其中I]为光纤内以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角2、 有一玻璃半球，折射率为1.5,半径为50mm，平面镀反射层，一高为10mm的小物体放在球面顶点前方100mm处，求经过该系统最后成像位置及像的虚实、正倒3、 已知一透镜r]=-200mm,r2=-300mm,d=50mm,n=1.5，求该透镜的焦距、光焦度、基点的位置。4、 白光经顶角为60度的色散棱镜，n=1.51的色光处于最小偏向角，试求其最小偏向角及n=1.52色光相对于n=1.51色光间的夹角三、图解题已知两透镜组成的光学系统，两透镜的基点已知，如图所示，图解法求物点A经两光组成像位置A F1 F2H1H1' F1' H2H2、 FJ3、厦门大学《应用光学》课程试卷物理与机电工程学院机电工程系2003年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）一、 填空（30分）1、反射定律： ， 2、 全反射的条件：. ，3、 费马原理： 4、 光学系统的垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的关系为： 5、 物像空间的不变式为：.6、 光学系统中如果物方折射率为n,像方折射率为n',则物像方焦距间的关系为： 7、 光学系统的节点是：.8、 无限远轴外物点与光轴的夹角为3,光学系统的焦距为f,则无限远轴外物点的像高为:9、 两光组的像方焦距为广厂广2，已知二光组间的光学间隔A，则由两光组组成的系统的像方焦距： 10、 已知一簿透镜的两曲面半径分别为°厂2，透镜材料厚为n则透镜的焦距： 11、 正常人眼的明视距离为： 12、 目视光学系统设计两个首要要求是： 13、 已知望远镜的物镜和目镜的焦距分别为『］，广2，则其视放大率为 14、 一光线入射到反射镜上，当反射镜转过a角时，反射光线转过 15、 两个相交为0角的反射镜，入射光线经反射镜先后反射后出射，出射光线与入射光线间的夹角为 16、 视场光阑是 17、 孑L径光阑 18、 渐晕 19、 立体角 20、光学系统的光能损失首先彳 降低，另外，降低了 ，像的清晰度下降。21、光能的反射损失与 有关，吸收损失取决于 22、 视见函数 23、 轴外像点的单色像差包括： 24、垂轴色差是指 ，是由不同颜色光线的 不同引起的；轴向色差是扌旨 ，是由 弓I起的；25、棱镜系统中屋脊棱镜的作用 和 二、 选择正确的说法（18分）1、 A物像方焦点是共轭关系；B物方焦点的像在像方焦平面上；C像方焦点是无限远轴上点的像；D像方焦点是无限远轴外物点的像；E物方焦点是无限远轴外像点的像。2、 A物像方主点分别是物像方焦点的共轭像；B物方主点是像方焦点的像；C像方主点是像方节点的像；D物像方主点互为共轭；3、 A正透镜总是放大的像，负透镜总是成缩小的像；B正透镜总是成实像，负透镜总成虚像；C正透镜成放大的实像，负透镜成缩小虚像；D上面的说法均不正确。4、 A正透镜的左方是物空间；B负透镜的右方是物空间；C正负透镜均是左方为物空间，右方为像空间；D上面的说法中均不正确。5、 望远镜系统中：A入瞳是物镜的框；B孑径光阑是入瞳；C出瞳是目镜框；D入瞳和出瞳分别为孑径光阑经其前后光学系统所成的像6、 A棱镜展开后的玻璃板使像平面的位置相对棱镜的出射面发生移动；B用相当空气层取代棱镜展开后的玻璃板不影响系统的光学特性，只是使像面发生了平移；C相当空气层取代棱镜展开后的玻璃平板，改变了像面距出射面的距离；D上面的说法均不正确三、 简答题（12）1、 在团体照中，为什么前排的人比后排的人感到大些？2、 简述场镜的作用

3、景深的含义是什么？四、计算（30分）1、 有一玻璃半球，折射率为1.50，半径为50mm,其中平面镀银，一高为10mm的小物放在球面顶点前方100mm处，求经过该系统后所成像的位置、大小、正倒。2、 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。3、望远系统由焦距分别为100和20的两正透镜构成，视场为23=10°，出瞳直径D'=5,由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数KD=0.5，为了消除渐晕，需在中间像平面上加场镜，问在不增加目镜口径的条件下，场镜焦距为多大时，能消除渐晕五、画图求解（10分）求出系统的主点、焦点，并求出物点A经组合系统成的像位置AF1H1HlF'1 AF1H1HlF'1 F2 IH、2 'F、24、厦门大学《应用光学》课程试卷物理与机电工程学院机电工程系2003年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）六、填空（30分，每小题2分）全反射的条件： , 光学系统的垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的关系为： ；光学系统的节点是： 正常人眼的明视距离为： 目视光学系统设计两个首要要求是： 一光线入射到反射镜上，当反射镜转过a角时，反射光线转过 两个相交为0角的反射镜，入射光线经反射镜先后反射后出射，出射光线与入射光线间的夹角为 视场光阑 ；孔径光阑_&渐晕 立体角 光学系统的光能损失首先彳 降低，另外，降低了 ，像的清晰度下降。光能的反射损失与 有关，吸收损失取决于 光学传递函数是指 轴外像点的单色像差包括： 、 、 、 、 ；垂轴色差是指 ，是由不同颜色光线的 不同引起的；轴向色差是指 ，是由— 弓I起的；棱镜系统中屋脊棱镜的作用是 和 棱镜的转动定理为： 人眼的主观光亮度是： 正透镜是指 其外形上的特点为 七、 简答题（18）4、在团体照中，为什么前排的人比后排的人感到大些？（用到的公式：B=—f/x5、 如何用垂轴放大率来判断物像之间是放大还是缩小、是正立还是倒立像、是虚像还是实像？

6、应用费马原理证明折射定律。八、 计算（20分）4、一显微镜的物镜和目镜的焦距分别为100和120,光学间隔为A=50,求显微镜的视放大率。如果要求显微镜的对准精度为1微米，我们应该选用显微镜的视放大率为多少？x、x250)x、x250)5、一个薄透镜组,焦距为100,通光口径为20。利用它使无限远物体成像,像的直径为10。在距离透镜组50处加入一个五角棱镜,使光轴折转90°,求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面位置。（五角棱镜展开厚L=2D+1.414D,e=L/n）九、 图解题（20分）1、判断如图所示的光学系统的成像的方向（10分）

物理与机电工程学院机电工程系2004级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）十、填空（30分，每小题2分）全反射的条件： , 光学系统的垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的关系为： ；光学系统的节点是： 正常人眼的明视距离为： 目视光学系统设计两个首要要求是： 一光线入射到反射镜上，当反射镜转过a角时，反射光线转过 两个相交为0角的反射镜，入射光线经反射镜先后反射后出射，出射光线与入射光线间的夹角为 视场光阑 ；孔径光阑一渐晕 立体角 光学系统的光能损失首先彳 降低，另外，降低了 ，像的清晰度下降。光能的反射损失与 有关，吸收损失取决于 视见函数是扌旨 轴外像点的单色像差包括： 、 、 、 、 ；垂轴色差是指 ，是由不同颜色光线的 不同引起的；轴向色差是指 ，是由— 弓I起的；棱镜系统中屋脊棱镜的作用是 和 棱镜的转动定理为： 人眼的主观光亮度是： 正透镜是指 其外形上的特点为 十一、选择正确的说法（12分）7、 A物像方焦点是共轭关系；B物方焦点的像在像方焦平面上；C像方焦点是无限远轴上点的像；D像方焦点是无限远轴外物点的像；E物方焦点是无限远轴外像点的像。8、 A物像方主点分别是物像方焦点的共轭像；B物方主点是像方焦点的像；C像方主点是像方节点的像；D物像方主点互为共轭；9、 A正透镜总是放大的像，负透镜总是成缩小的像；B正透镜总是成实像，负透镜总成虚像；C正透镜成放大的实像，负透镜成缩小虚像；D上面的说法均不正确。10、 A正透镜的左方是物空间；B负透镜的右方是物空间；C正负透镜均是左方为物空间，右方为像空间；D上面的说法中均不正确。11、 望远镜系统中：A入瞳是物镜的框；B孔径光阑是入瞳；C出瞳是目镜框；D入瞳和出瞳分别为孔径光阑经其前后光学系统所成的像12、 A棱镜展开后的玻璃板使像平面的位置相对棱镜的出射面发生移动;B用相当空气层取代棱镜展开后的玻璃板不影响系统的光学特性，只是使像面发生了平移；C相当空气层取代棱镜展开后的玻璃平板，改变了像面距出射面的距离；D上面的说法均不正确十二、简答题（18）7、 在团体照中，为什么前排的人比后排的人感到大些？8、 如何用垂轴放大率来判断物像之间是放大还是缩小、是正立还是倒立像、是虚像还是实像？

9、应用费马原理证明折射定律。十三、计算（20分）6、一显微镜的物镜和目镜的焦距分别为100和120,光学间隔为A=50,求显微镜的视放大率。如果要求显微镜的对准精度为1微米，我们应该选用显微镜的视放大率为多少？250兀）7、 有一焦距为150的望远物镜,其口径为40,像的直径为20,在物镜后方80处放置一直角棱镜（折射率为1.5）。求棱镜入射和出射表面的通光孔径及像平面离开棱镜出射表面的距离。（五角棱镜展开厚L=D,e=L/n）十四、图解题（20分）2、判断如图所示的光学系统的成像的方向（10分）2、求如图所示的组合光学系统的主点、焦点，并求出物AB经组合系统成的像位置（10分）F'2t-SFt.y6、厦门大学《应用光学》课程试卷物理与机电学院机电系二、三年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）四、 名词解释（每小题2分，共20分）1、 视见函数2、景深3、场镜4、棱镜展开5、渐晕6、视放大率7、立体角8球差9相当空气层10、主平面五、 填空（每小题2分，共20分）1、 发生全反射的条件为（1） （2） 2、 用垂轴放大率判断物、像虚实关系方法：当B>o时 p<0时 3、 物、像位置相对于光学系统的 来确定的称为牛顿公式，相对于光学系统的 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',则理想光学系统中两焦距间的关系为 4、 光学系统的垂轴放大率p、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：f,f'和f,f'的两光组组成，两光组间光学1122间隔为F、F=A,则组合系统的物、像方焦距分别为126、 平面反射镜成像的垂轴放大率为 ，物像位置关系为 ，如果反射镜转过a角，则反射光线方向改变 7、 限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为 ，限制成像范围的光阑称为 , 经前面光组在光学系统物空间所成像称为 ，经后面光组在光学系统的像空间所成的像称为 ,主光线是指过

中心的光线8目视光学系统设计时要满足二个基本要求： , 9光学系统的光能损失主要有两个因素： ， 10、单色光轴外像点的性质不同的五种像差为： ，色差有两种，即 六、 原理阐述（20）1、 费马原理及数学描述（4分）2、 棱镜转动定理及符号表示（4分）3、 折射定律（4分）4、 望远镜的工作原理及视放大率公式（8分）七、 计算题6、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。7、厦门大学《应用光学》课程试卷物理与机电工程学院机电工程系2003年级测控专业主考教师：张建寰试卷类型：（A卷）十五、 填空（30分）1、反射定律： ， 2、全反射的条件： , 3、 费马原理： 4、 光学系统的垂轴放大率、轴向放大率及角放大率之间的关系为： 5、 物像空间的不变式为：.6、 光学系统中如果物方折射率为n像方折射率为n',则物像方焦距间的关系为： 7、 光学系统的节点是： 8、 无限远轴外物点与光轴的夹角为3,光学系统的焦距为f,则无限远轴外物点的像高为：9、 两光组的像方焦距为匚，匚，已知二光组间的光学间隔人，则由两光组组成的系统的像方焦距： 10、 已知一簿透镜的两曲面半径分别为r,r2，透镜材料厚为n则透镜的焦距： 11、 正常人眼的明视距离为： 12、 目视光学系统设计两个首要要求是： 13、 已知望远镜的物镜和目镜的焦距分别为『］，广2，则其视放大率为 14、 一光线入射到反射镜上，当反射镜转过a角时，反射光线转过 15、 两个相交为0角的反射镜，入射光线经反射镜先后反射后出射，出射光线与入射光线间的夹角为 16、 视场光阑是 17、 孑L径光阑 18、 渐晕 19、 立体角 20、光学系统的光能损失首先彳 降低，另外，降低了 ，像的清晰度下降。21、光能的反射损失与 有关，吸收损失取决于 22、 视见函数 23、 轴外像点的单色像差包括： 24、垂轴色差是指 ，是由不同颜色光线的 不同引起的；轴向色差是扌旨 ，是由 弓I起的；25、棱镜系统中屋脊棱镜的作用 和 十六、 选择正确的说法（18分）13、 A物像方焦点是共轭关系；B物方焦点的像在像方焦平面上；C像方焦点是无限远轴上点的像；D像方焦点是无限远轴外物点的像；E物方焦点是无限远轴外像点的像。14、 A物像方主点分别是物像方焦点的共轭像；B物方主点是像方焦点的像；C像方主点是像方节点的像；D物像方主点互为共轭；15、 A正透镜总是放大的像，负透镜总是成缩小的像；B正透镜总是成实像，负透镜总成虚像；C正透镜成放大的实像，负透镜成缩小虚像；D上面的说法均不正确。16、 A正透镜的左方是物空间；B负透镜的右方是物空间；C正负透镜均是左方为物空间，右方为像空间；D上面的说法中均不正确。17、 望远镜系统中：A入瞳是物镜的框；B孔径光阑是入瞳；C出瞳是目镜框；D入瞳和出瞳分别为孑径光阑经其前后光学系统所成的像18、 A棱镜展开后的玻璃板使像平面的位置相对棱镜的出射面发生移动;B用相当空气层取代棱镜展开后的玻璃板不影响系统的光学特性，只是使像面发生了平移；C相当空气层取代棱镜展开后的玻璃平板，改变了像面距出射面的距离；D上面的说法均不正确十七、 简答题（12）10、 在团体照中，为什么前排的人比后排的人感到大些？11、 简述场镜的作用12、 景深的含义是什么？

十八、计算（30分）8、 有一玻璃半球，折射率为1.50，半径为50mm,其中平面镀银，一高为10mm的小物放在球面顶点前方100mm处，求经过该系统后所成像的位置、大小、正倒。9、 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。10、 望远系统由焦距分别为100和20的两正透镜构成，视场为23=10°，出瞳直径D'=5，由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数KD=0.5，为了消除渐晕，需在中间像平面上加场镜，问在不增加目镜口径的条件下，场镜焦距为多大时，能消除渐晕。十九、画图求解（10分）求出系统的主点、焦点，并求出物点A经组合系统成的像位置AF1H1H'1 FlF AF1H1H'1 FlF H22H、2F、2注意：请将所有答案写在答题纸上,答在试卷上的答案不计成绩8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8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）八、名词解释（每小题2分，共20分）2、视见函数——人眼对不同波长的光的视觉强度与对波长为5552、光的视觉强度之比。3、 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。4、 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。5、 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替棱镜的折射，使研究大大简化，这种方法称作棱镜的展开。6、 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7、 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。8、 立体角——任一形状的封闭锥面所包含的空间9、 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。10、 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。11、 主平面——垂轴放大率为1的一对共轭面。九、 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B>o时物像虚实相反 B<0时物像虚实相同3、 物、像位置相对于光学系统的_J焦点来确定的称为牛顿公式，相对于光学系统的呈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',则理想光学系统中两焦距间的关系为f'/f=-n'/n_4、 光学系统的垂轴放大率B、轴向放大率及角放大率之间的关系为_卩=呦5、 一光学系统由焦距分别为：f,f'和f,f'的两光组组成，两光组间光学1122间隔为F、F=A,则组合系统的物、像方焦距分别为f=里2,f'=1 2 A-A——6、 平面反射镜成像的垂轴放大率为丄，物像位置关系为镜像，如果反射镜转过a角，则反射光线方向改变二o_7、 限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为卫径光阑，限制成像范围的光阑称为型场光阑丄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：岂大视角,出射平行光9、 光学系统的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：更差彗差场曲像散畸变，色差有两种，即轴向色差 垂轴色差

十、原理阐述（20）5、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。5（AB）=“ndl=06、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9角时，像先绕P的像卩'转（-1）n-1。角，再绕P转。角。符号表示：[A']=[（-1）n-19P、]+[9p]7、折射定律（4分）折射光线与入射光线位于同一平面内，nsinI二n'sinI'8、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。f'T二一物f'目十一、计算题（每小题15分，共30分）7、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：108=108=18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。hnu-nu=n—f'3020 tanU=— —= =0.0397