应用光学习题

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第一章:几何光学基本原理(理论学时：4学时)

?探讨题：几何光学和物理光学有什么区别？它们研究什么内容？

?思考题：汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面，而不做成平面？?一束光由玻璃（n=1.5）进入水（n=1.33），若以45°角入射，试求折射角。?证明光线通过二表面平行的玻璃板时，出射光线与入射光线永远平行。

?为了从坦克内部观测外界目标，需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为200mm，孔宽为120mm，在孔内部安装一块折射率为n=1.5163的玻璃，厚度与装甲厚度一致，问在允许观测者眼睛左右移动的条件下，能看到外界多大的角度范围？

?一个等边三角棱镜，若入射光线和出射光线对棱镜对称，出射光线对入射光线的偏转角为40°，求该棱镜材料的折射率。

?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜，同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用？?共轴理想光学系统具有哪些成像性质？

其次章:共轴球面系统的物像关系(理论学时：10学时，试验学时：2学时)

?探讨题：对于一个共轴理想光学系统，假使物平面倾斜于光轴，问其像的几何形状是否与物相像？为什么？

?思考题：符合规则有什么用处？为什么应用光学要定义符合规则？

?有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为10mm，投影物高为40mm，要求光源像高等于物高，反光镜离投影物平面距离为600mm，求该反光镜的曲率半径等于多少？

?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外，球心和焦点之间，焦点和球面顶点之间三个不同的位置。

?试用作图法对位于空气中的正透镜（）分别对以下物距：

求像平面位置。

?试用作图法对位于空气中的负透镜（）分别对以下物距：

求像平面位置。

?已知照相物镜的焦距毫米，被摄景物位于距离

米处，试求照相底片应放在离物镜的像方焦面多远的地方？

?设一物体对正透镜成像，其垂轴放大率等于－1，试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。?已知显微物镜物平面和像平面之间的距离为180毫米，垂轴放大率为－5，求该物镜组的焦距和离开物平面的距离（不考虑物镜组二主平面之间的距离）。

?已知航空照相机物镜的焦距＝500毫米，飞机飞行高度为6000米，相机的幅面为300×300毫

米2，问每幅照片拍摄的地面面积。

?由一个正透镜组和一个负透镜组构成的摄远系统，前组正透镜的焦距＝100毫米，后组负透镜的

焦距＝－50毫米。要求由第一组透镜道组合系统像方焦点的距离为系统的组合焦距的，求二透

镜组之间的间隔d应为多少？组合焦距等于多少？

?假使将第10题中的系统用来对10米远的物平面成像，用移动其次组透镜的方法，使像平面位于移动前组合系统的像方焦平面上，问透镜组移动的方向和移动距离？

?由两个系统构成的一个倒像系统，设第一组透镜的焦距为位于第一组透镜的物方焦平面上，求该倒像系统的垂轴放大率。

，其次组透镜的焦距为，物平面

?由两个同心的反射面（二球面的球心重合）构成的光学系统，依照光线反射的顺序第一个反射球面是凹的，其次个反射球面是凸的，要求系统的像方焦点恰好位于第一个反射球面的顶点，求两个球面的半径

、

和二者之间的间隔d之间的关系。

?假定一显微物镜由相隔20毫米的两个薄透镜组构成，物平面和像平面之间的距离为180毫米，放大率＝－10×，要求近轴光线通过二透镜组时的偏角

和

相等，求二透镜组的焦距。

?电影放映机镜头的焦距＝120毫米，影片画面的尺寸为22×16毫米2，银幕大小为6.6×

4.8米2，问电影机应放在离银幕多远的地方？假使把放映机移到离银幕50米远处，要改用多大焦距的镜头？

?一个投影仪用5×的投影物镜，当像平面与投影屏不重合而外伸10毫米时，则须移动物镜使其重合，试问物镜此时应向物平面移动还是向像平面移动？移动距离为多少？

?一照明聚光灯使用直径为200毫米的一个聚光镜，焦距为的一个直径为3米的圆，问灯泡应安置在什么位置？

＝400毫米，要求照明距离为5米远

?已知一个同心透镜＝50毫米，厚度d＝10毫米，n=1.5163，求它的主平面和焦点位置。

第三章:眼睛的目视光学系统(理论学时：6学时，试验学时：2学时)

?探讨题：当进入已开演的电影院时，看不清周边的人和坐位，为什么过一会就能看清了？当白天走出电影院时，感到光线特别强，这是为什么？

?思考题：人眼的视角分辩率是什么含义？为什么人眼的视角分辩率是有限的？

?正常人眼的远点在什么地方？若某正常人眼的最大调理范围为－10视度，其近点距离为多少？?用两个负透镜能否构成一个望远镜？为什么？

?假定用眼睛直接观测敌人的坦克时，可以在400米的距离上看清坦克的编号，假使要求距离2公里也能看清，问应当使用几倍的望远镜？

?有一焦距为150毫米的物镜，拟装成一个6倍的望远镜，问组成开普勒和伽利略望远镜时，目镜的焦距各为多少？镜筒长（物镜和目镜之间的距离）各为多少？

?焦距仪上测微目镜的焦距为17毫米，使用叉线对准，问瞄准误差等于多少？

?燃烧室离观测窗1.5米，为了看清燃烧室内的状况，需要采用一个实际视放大率为5倍的仪器，假定物镜和目镜之间的距离为200毫米（物镜和目镜的厚度均忽略不计），试问物镜焦距和目镜焦距各为多大？若要求视度调理范围为±5视度，目镜的总移动量为多大？第四章:平面镜棱镜系统(理论学时：8学时)?探讨题：平面镜棱镜系统有什么用途？

?思考题：单平面镜和双平面镜旋转有什么实际应用？

?假使要求周视瞄准镜光轴俯仰±15°，问端部直角棱镜应俯仰多大角度？

?平面镜成像有哪些性质？单平面镜和双平面镜旋转各有什么特点？

?假定望远镜物镜的焦距为80毫米，通光口径为20毫米，半视场角ω＝5°，在它后面50毫米处放一直角屋脊棱镜90°2，求棱镜的尺寸和像面的位置。第五章:光学系统中成像光束的选择(理论学时：5学时)?探讨题：光学系统成像光束选择应当根据遵循原则？?思考题：为什么望远镜系统中成像光束的选择十分重要？?在设计一个光学系统时，应如何考虑选择孔径光阑和视场光阑？

?怎样表示显微镜物镜的成像光束大小和成像范围大小？望远镜中是怎样表示的？

?一般用显微镜的孔径光阑选在什么地方？测量用显微镜的孔径光阑选在什么地方？为什么？第六章:辐射度学和光度学基础(理论学时：8学时)?探讨题：光通量和辐射通量有什么区别？

?探讨题：发光强度、光照度以及光亮度分别代表什么含义？

?思考题：什么叫发光点？什么叫发光面？如何表示人眼对发光点和发光面的主观光亮度？

?一般钨丝白炽灯各方向的平均发光强度（cd）大约和灯泡的辐射功率（W）相等，问灯泡的发光效能为多大？

?有一直径20厘米的球形磨砂灯泡，各方向均匀发光，其光视效能为15lm/W，若在灯泡正下方2米处的光照度为30lx，问该灯泡的功率为多大？灯泡的光亮度多大？

?用一个250W的溴钨灯作为16毫米电影放映机的光源，光源的光视效能为30lm/W，灯丝的外形面积为5×7mm2，可以近似看作一个两面发光的发光面，采用第一种照明方式。灯泡的后面加有球面反光镜，使灯丝的平均光亮度提高50%，银幕宽度为4米，放映物镜的相对孔径为1：1.8，系统的透过率τ＝0.6，求银幕光照度（16毫米放映机的片门尺寸为10×7mm2）。

?设有一个投影物镜，采用100W的灯泡照明，灯泡的光视效能为20lm/W,发光体直径为4毫米、各方向均匀发光的球形灯丝，要求银幕的光照度为60lx，银幕离开投影仪的距离为10米，投影仪片门宽为20毫米，整个系统的透过率τ＝0.6，求投影物镜的焦距和相对孔径。

?有一对称照相物镜，相对孔径为1:5，每亿半焦距为200毫米，两透镜组相距20毫米，在透镜组中央有一个孔径光阑。在物镜前方400毫米处有一个垂直光轴的物体，其光亮度为500cd/m2。假使不考虑系统的光能损失，求像平面光照度。当物体位于无限远时，像平面光照度又为多少？

?照相时光圈数取8，曝光时间用大的光圈数？

s，为了拍摄移动目标，将曝光时间改为s，问应取多

?用于跟踪天空飞行目标的电视摄影机，摄像管要求最低的像面光照度为20lx，假定天空的光亮度为2500cd/m2，光学系统的透过率τ等于0.7，问要求使用多大相对孔径的摄影物镜？

?第五章光学系统成像光束选择中，双目望远镜的光学系统中，所有的凹透镜都是用火石玻璃制做的，凸透镜都是用冕玻璃制做的，透镜和棱镜中的总的光路长为110毫米，计算光学零件表面不镀增透膜和镀增透膜两种状况下系统的透过率。

第七章:光学系统成像质量评价(理论学时：7学时，试验学时：4学时)?探讨题：检验实际光学系统成像质量的常用方法有哪几种？

?思考题：在光学系统设计阶段常用的评