应用光学习题(含答案).文档

应用光学习题本习题供学习、复习使用。精练这些习题及作业和课件上的例题有助于掌握、理解应用光学课程的基本知识、理论和规律。应用光学的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。本习题仅供课程学习时参考。习题中一些问题提供了解答，限于时间，其它则略去。一、筒答题1、 几何光学的基本定律及其内容是什么？答：几何光学的基本定律是自钱传播定律、独立传播定W：、反射定律和折射定律。直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角：折射定律：折射光线位于入射面内：入射角和折射角正弦之比，对两种定的介j员来说，是=个和入射角无关的常数nisin/，-msin/。22、 理想光学系统的基点和基面有哪些？理想光学系统的基点包指物方焦点、｛象方焦点；物方主点、像方主点：物方节点、像方节点。基面包括：物方焦平丽、像方然平面：物方主平丽、像方主平面；物方节平面、像方节平面。3、 什么是光学系统的孔役光阑和视场光阙？答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阔。晴荡艾丽王辅前有字亩7茧事宝肯车夜夜古国的光册J。4、 常见非正常跟有哪两种?如何校正常见非正常1'常见正常目艮包括近视酬远视盹近视眼将工二（远附近点）矫正到无限远，远视眼，将一丘丛（远点就近点）矫正到明视距离。3、光'于系统极限分辨角为多大?采取什么途径可以提岗极限分辨角？答：衍射决定的极限分辨角为0=3®。可见其与波长和孔役有关。订蔬小波长D和增大孔径可以提高光学系统的分辨率。I什么是共和1）也学系统、元学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共制线通过系统各表面的幽率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。、如何确定光学系统的视场Jt阙？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间；这些像中，孔径对入暗中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阙。日、咸像光学系统有哪两种色註'？武说明白们的成肉？答：有位置也差（或轴向也差）和倍率也差（或垂轴色差）两种。同一薄适销的焦距长侄与折相关从而与光披长相关，则同物体对不同的波长而言有不同像距，从而有不同的成像位置，从而形成位置色差（或轴向色羞）；而不同波长导致的像距不同也导致了像高不同，从而形成倍率也差（或垂轴包差）9、 对自视）'学仪器的共同要求是什么？答：视放大率丨门应大子1：3过仪器后列射光束应为平行光束，即成像在无限阮，使人HHn与观察无限远物体，处于可然放松无调节状态。10、 什么是理想光学系统的分辨率?写I费远销的分辨率表达式。医（院定）1[;学系统成｛象完全符合理想，没有像差时，丸子系统能分辨的最小间隔。望远镜的分辨率表达式：a=1.22Z/D11、 什么是理想像和理想光学系统？通常把物、像空间符合"点对应点，宣线对应直线，平面对应平面"关系的像称为理想像，把成像符合上述关系的光学系统称为理想光学系统。12、 理想光学系统有何特点？I、光轴上物点的像位于光轴上；过怡剿丨截面内物点的像位于同-平面内：过:)'(:轴的任总戳国成像性质相同。且位于挤肖子光轴的平面内的物且峰的｛象，其几何形状和物相似。3、己知两对共拥而的位置和放大半:成一对共辄丽的位置和放大卒，以放轴」-两对Lh巴，恨的位置，则系统成像特性被确定。13、简述单平面镜的成像特怦..：.平面镜能使整个空间任意物点理想成像；物点和像点对平面镜而言是对称的：略物和像大小相等，但形状不同：.：.凡一次镜面反射或主这-镜面反射像被称为盘盘双平面镜的成像特性。❖次反射像的位置应右物体绕棱线(P点，转功20角处，转勺方向应是反射面按反射次序，由P\转到P2的方向❖一次反射像与原物坐标系相同，成致像"❖位丁主截面内的光线,不论入射光线方向如何,出射光线的转角永远等了两平面镜夹角的两倍.15、什么是光阑？限制成像光束的回孔。15、冗阑在兀学系统巾的作用及其分类。-定像面的照度：决定系统的视场：跟制克束中偏离理想位置的一电光线，用以改善系统的成像质量；拦截系统中有害的杂散比。孔径九阑，视场克阑，消杂址阑，渐晕光阑。16、简述孔A.y（:阑确定方法。将系统的所有光阑通过其前面的光学零件成像到物空间，其孔径对物面中心点张角最小的｛象所对应的光阙即为系统的孔径光阁。17、 简述视场光阀的确定方法。18、 什么是光学系统的景深？能在像平面上获得淸晰像并沿比轴7/向的物空间深度称为成像空间深度（景深）19、 什么是光学系统的像差？［轴区成像比较必然在成像位賈初.的人小力面存往一足的差异，被称为惊20、 单色光的几何像差有哪些?复色亢的几何像差有哪些？单色光像差有五种2球差彗差（正弦差）像散场Ijtl畸变复也光像差有两种：｛立直也差（轴向也差） 倍率色差（费轴包差）21、什么是光学系统的球差？由于球面系统成像不理想，不同高度的锥面光线的出射光线与光轴的夹角是不同的，其聚焦点的位置也就不同，这样就形成了球差。＞什么是尤学系统的慧差？彗差是轴外物点发出宽光束通过光学系统后，并不会聚一点，相对于主主主主而是呈彗星状图形的一种医王噩的像差23、什么是光学系统的像散？轴外物点用光荣成像吋形成两条互垂直且相隔淀距离■■的…种■（性像差被称为像散且■什么是光学系统的也差？复色光成像时，白子不同色光而引起的像差称为色差

二、填空题1、 在空气和折射率为2的介质界面上发生全反射的I临界角是一一二旦垦2、 入睦孔径越大，则景深越/1、 ；对准平面距离越远，则景深越主―.3、 会引起像模糊的单也像差有：3、 会引起像模糊的单也像差有：羞 盘盘4、 两种远心光路分别是： -5、 近视眼能看清楚的最远距离为0.负远镜。蓝差 革且血 。百二心函 匾,则应该佩戴 度的6、 某人戴250度的近视眼镜，此人的远点距离是 -04米，所戴眼镜是焦距为一」生垒 米的一一负一」填"正"或"负"）选锐。7、 照相机中的可变光阑起的是一 1L耸光阔的作用，它限制的是一其丰系统的光的能量 ：而底片框起的是视场 光阔的作用，它限制的是限制物空间成像范围的大小8、几何光学三个基本定律是：直线传播定率，一互盟主篮亚盟主±主像空间的范围为像空间的范围为9、空间为物空间的范围为：—10、以球丽顶点。凰点，球心（2在0点右侧，则由率半径r为 正 （正CiE或负）或负），球心Cf：EOCiE或负）11、近制光区成像时，单个折射球丽物像位置公式可表示为为 ，，，Jy.n.u=y・n.u-J十其中J称为：革监且旧 不变量ft◄12、近轴光区成像时，垂轴放大率为P=Z>=旦;若卢>0,即y与y，间号，Y11'[表示成一五二立像。反之成电d_立像。若B>0,即■与/'同号，表示物象征折射球面目.1111 （同侧或索简），物像虚实」且1豆一-（相反或相同）。反之■与['异号，物像虚实一一姐旦 （相同或相反）0若於1>1,则1.）"1>1_//,成放大 （放大或缩小）的像，反之 ly'\<ly1,成缩小〈放大或缩小）的像。13、理想光学系统，物｛象关系具有以下性质：（1）物空间■个物点对应像空间中唯■的像点，这种「对应关系称为一一主里——，这两个对应点称为一一去盟卓3物空间中每一条直线对应于像空间中唯一相应直线这两条直线称为』（3）物空间中每一个平面对应于像空间中唯一平面，这两个面称为一去盟面。（4）如果物空间任意一点D位于直线上，那么其在像空间的像。也必位于BC的基组线上a14、表征光组特性的点、丽称为一一墨一一点和一一旦二一丽。15、主平丽的郢日也放大率为一上一一。16、对于单个折射球面而言，物方主点H像方主点和顶点相一-豆盒而且物方主平面和像方主平面与球面I页点0一一豆企一一O以焦点为原点的物像位置公式手斗・三国常称为」且细甘1是以物方焦点为原点的物距。Pf寸属国；以主点为原点的物像位置公式 ，称为」革起公式，其中"是一华主一一主点为原点的像距,称为像距空气中，光焦度可表示为<p=|；=-±,它表示光学系统对光束汇聚（或发散）的本领。f'或f越小，（P越大。（1）若<p>0,旷;>0）,光组是一且翠—一（汇聚或发散）光组，（P愈大，—疋里——（汇聚或发散）本领愈大，反Z亦然。（2）若<p〈0,旷j<0）,光姐是一■主盘一•―（汇聚或发散）光组，绝对值愈大，光姐是一一主盘一（汇聚或发散〉本领愈大.反之亦然。（3）若平行平板，尸为+8,<p=O,对光束不起汇聚，发散 （汇聚或发散〉作用。19、通过物方节点的入射光线，经光缆后其出射光线必经过一盘主一一（像方或物方）节点，且方向一一至立一一（不变或改变）。却、眼睛有两类调节功能，分别为： f；；：t调节和一E3.调节。21、所谓近视眼就是其远点在眼睛前方一一直nt（有限或无限）距离处，这是由于屈光一一过垦（过度不足），像方焦点位于视网版的一直直一（前面或后面）所致，因此，只有眼前一直Ea—（有限或无限）距离处的物体才能清晰成像在视网膜上。对应着负视度，配上适当的4——（正或负）光焦度眼镜后，即可使无限远物体成像于眼睛的远点上，然后再经眼睛成像于网膜上，因而眼镜矫正了眼睛的缺陷。21、所谓远视眼就是其近点距离 ffib_（增加或减小），这是由于川i/t ljt（过度不足），像方焦点位于视网膜的一垂直一〈前面或后面〉所致，因此，射入眼睛的光束只有是会聚时，才能正好聚焦在视网膜上。对应着正视度，市以一早（正或负）远镜矫正。22、近视眼，将一且主（远点或近点）矫正到无限远，远视眼，将一主，（远点或近点〉矫正到明视距离。23、 凡一二这一次镜面反射或一-主这-镜面反射的像称为镜像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为-车一孚：凡fij次镜面反射成」跑次镜面反射的像称为一吕EE立像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为EEL手。24、 单正透镜会产生一主—（负或正）值球差，也称为球差校正校正歇月却：单负透镜会产生 ilC负或正〉值球差，也称为球差校eJzL楼譴―（过校正或欠校正）。25、 望远镜分辨率以能分辨的一一直卓一对望远镜的张角表示；照相系统的分辨率以像平面上每毫米能分辨的 示：显微镜的分辨率以物平面上能分辨的两物体间的一一垦二I—距离表示三、作图题I、画出光组的焦点F和F（11=DI,A*AHH'乞求废物AB的像。F'HH'F A3、画出虚线框内应放置何种棱镜。4、求棱镜反射后像的坐标系方向、5、求棱镜反射后像的坐标系方向。6、求实物人的｛象。AFHH-F'乞求虚'物A的像。

6、求棱镜反射'后像的坐标系方向。7、画出虚线框内应放置何种棱镜。四、计算题I＞如图，高15mm的物AB位于折射球面前150nml处，球面半径为30mm,物方为空气，像方介质拆射率为1.5,求｛象的位置、大小、正倒和虚实。2、一组合系统如图所示，薄芷透镜的焦距为20mm,薄负遥镜的焦距为-20mm.两单选镜之间的问隔为LOmm,当一个物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统的母轴放大率和像的位置。3、 欲将架-250倍的显微镜改装为望远镜，已知显微镜物镜的焦距为10m也简长d=230mm,若不改变筒长，则应该配焦距为多少的物镜？改装后望远镜的放大倍数为多少？4、 已知放大镜焦距f，=25mm.通光孔役Dl=2511un.人瞌孑LD2=2mm.它位于放大镜后50mm处，物体位子放大镜前23mm处。试确定系统的孔径光阳和视场光阑，卄求入睡、出隧及入窗、出窗的位置和大小。5、 己知一个5倍的伽利略望远镜，其物镜又可作放大镜，其视角放大率亦为5倍。试求物镜、目镜的焦距。6、 已知一适镜结构参数如下（单位是mm）:rl=10,1/1=1.0,d|=5.n2=^'=1.5163.r2=-50. =1.0o高度YI=LOmm的物体位于透镜前Ll=-1~111I11求像的位置和大小。7、 光源位于/=30mm的透镜前40mm处，问屏放在例处能找到光源像？垂轴放大率等于多少？若光源及屏位置保持不变，问道镜移到什么位置肘，能在屏上重新辄得光源像，此时放大率等于多少？8、 如图，有一薄凸透镜焦距f'=lOOmrrn,其框直径D=40mm,在它前面50mm处有一光孔，直径DI为30mm,若铀上物点A在透镜前方500mm处时，求系统的孔径光丨源、入隧、出醋、视场光丨调、入窗、ijl窗？光孔回避锐A9、己知-光学翔疇件组成，透镜I其焦距11' 二价-lOOImn,口径D/=40mm;透镜2的焦距/I'=-/1=120mm,口径D2=30mm,它和透镜I之间的距离为d!=20mm;光阑3口径为20mm,它和道镜2之间的距离d2=30mm。物点A的位置-200mm;试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光闹。解答见第五章PPTo10、求解题9中光姐的视场光阁。解答见第五章PPTo第一章：几何光学基水原理（理论学时34学时）讨论题：几何光学和物观光学有什么区别？它们研究什么内容？忠、考也：汽车驾驶室两伽J和马路转弯处安装的反光镜为什么安做成凸面，而不做成平丽？一束光白破璃（n=l.5）进入水（n=l.:33），若以45o勿入射，试求折射角。逊明光线通过二表面平行的玻剩饭时，tl:谢光线与入射光线永远::.行.为了从坦克内部观察外界目标，需要在坦克壁上开一个孔•假定坦克壁厚为200run，了L宽为L20mj,在孔内部安装一块折射率为n=1.5H:的玻璃，厚度与装甲限度相同，间在允许观察者冃siri左右移动的条件下，能看到外界多大的1跑、范围？—个等边三角棱锐，若入M光线和j出射光线对梭镜对称，tii射光线对入射光线的偏转fl为40•,求该梭!饶材料的听射彩。构成透锐的树表面的球心相丑恶仑的透饶称为同心透镜，同心透饶对光架起发散7ff//还是会聚作用？共制理想光学系统具有哪些成像蚀质？第二章：共轴球面系统的物像关系(王里论学时：10学时，实验学时，2学时)讨论题：对于一个头都J卸也1光学系统，如柴物平面倾斜于光粉，问；1{.像的儿何形状是侨与物相似9为什么9思考如：符合规则有什么用处？为什么应川光学安定义符合规则？有一放映机，使用•个fUliJO反光锐地行统光照明，旳原经过反光镜以后成像在投影物千面±_光源商为lai圃，投影物商为4仙11D.要求光源像高等于物商.反光镜离投影物平面距离为6001111.求该反光镜的JIIJ芬：1径等于多少？试用作图法求位F凹的反光锐Jf何物体所成的像。吻你分别位r球心之外，球心和焦点之间，焦点和球丽顶点之關个不同的位置.试用作留法对位于气中的遥镜(j'>OJ=_j')分别对1、列物寄：一-2j',-j',丄,「,j',2L22求像中丽位置.试用作阁泌t位r交气巾的负透镜(/'<0,j=-j')分别对下列物距：-co.—2j，・V書焉,"八求像平面位置一己知I照相物锐的lhjij'=75毫米，被极索物位于jlhli旬x=-8,-10,—8,-6.-4.-2=*处，a式求FU相1点Jt应放在离物锐的像方然面多远的地方？设一吻你对iE远镜J或像.其垂轴放大率等于一I「式求物可咅面与{象平丽的位置，并用作图法验ji[-EMiliH彼物饶物丽和I像平面之间的距离为180毫米.睡前h放大率为一5,求该物锐组的l：t\!f!fl肉开物3['-面的距离(不考虑物镜组二支平面之间的上i)。已知航i可照相机物锐的l:\lNt!V=500毫米，飞机飞行高度为60°°米.栩机的幅画为3尺X300毫米2.问每幅照片拍艇的地面面积-由一个正锐纽和•个负j连镜组构成的被远系统，前刻正淫锐的然ffl:!l1'=100毫米，后织负透饶的!叮fl11=—50呈米。姿求自第一细透镜边组合系统像方焦点2的距离为系统的组合民险的3.求二透镜组之间的问隔d应为多少？组合焦距等于多少？如果:m在10!:,jj多少？如果:m在10!:,jj中的系统用来对10米远的物平而成像，用移动第J组透锐的方法，佼i象平丽位「移动皿组合系统的J工焦于.00士，问透锐织移动的Ji向和移动距离？由jljj个系统构成的•个倒像系统，设第一组透镜的l.tiS卡为fl.第-一组透锐的焦距为jy，物、严面位J第一组选锐的物方然于面上，求该倒像系统的£軸放大斗I.出协j个问心的反射面代球丽的J4;心重合)构成的光学:系统，核'!1(!光线反射的顺序第•个反射网；而结们的，第气个反身丽是廿fl句L求系统的似「丿i负…；(恰好位于第一个反射到:面的顶点，习jj.睡个侏面的社径厂1、'和：乎?之间的问備之间的关系.假定T.1微物饶山栩隔20毫米的两个iW透镜细构成，彷平面和1像平面之间的距离为180毫未.放大丰=-10X'耍求远和说线通过；造镜组时的彳扁角和U1lfl怨:，〉1(:远镜细的然违.一个聚光镜，然险为1'=-100毫，*,结主求照明距离为5米远的一个启役为3米的园，问灯泡应安置在什么位直？已知一个同心透镜叫=50毫米，W度d=10毫米，n=1.5163,求它的主平面和焦点位置.也彬放映机镜头的ffir/=120毫米.影片叫丽的尺寸为22X16毫米2•银幕大小为6,6X1.R米2.庐电影机应放在t比悦和多远的地五？如果把放映机移到肉银革50米远处，改用多大焦距的饶头？须移动物镜伎J,C盟仑j式间物锐此时应向物平而移动组！.主向.If而移动？移动距离为多少？第二章：戴晴的目视光学系统｛理论学时：6学时，实验学时：2学旳0讨论题：当进入己开泌的j院时，看不消周围的人和缺位，为什么过一会就能看消了？当臼天走：11电影院时，感到光线将别强，这是为什么？思考题：入眼的视角分辨星彳I-么含义？为什么入眼的视角分辨东是何限的？正常人眼的远点在什么地方？:6^.il：常入眼的般大调节范因为一10机1必；1｛近点距离为多少？用两个负透镜fiE沓构成一个!M远镜？为什么？假定用眼睛直接观察敌人的tHW|t.可以在100米的距离仁右消顶克的编竹，如果要求距离2公里也能与1-的，队!应该攸用儿倍的望远饿？有一焦距为150毫米的物锐，似装成一个6倍的望远镜，问织成*.协和J伽利略望远镜肘，曰锐的$8fi各为多少？锐筒明聚光灯使用直径为200毫米的长（物锐利臼镜之间的距离〉各为多少？焦距｛义上抽血微口锐的焦颇为17焦距｛义上抽血微口锐的焦颇为17毫米，使用叉线对准-冋階准误差等于多少？燃烧:&离观察窗1」）米，为了看消燃烧空内的情况，需言采用一个实际视放人率为5倍的仪器，假定物镜和1日锐之间的距离为200毫米〈物锐利自镜的厚度均忽略不it）,试问物锐焦压和i臼镜焦距各为多大？若懐求祁度调节范围为土5拟！度，仃锐的总移动最为多大？第五章：光学系统中成像光束的选择｛理论学时：5学时）讨论是2i:光学系统成像光束池择应该根据遵循原则？思考J1!）［:为什么望远镜系统中成曦光束的在择非常重要？在设计一个光学系统时，应如何考虑j剖罪于L役光阑和视场光凋？怎样表示显微镜物锐的成像光荣大小和成像范回大小？望远镜中是怎样表示的？•般用显微镜的孔径光阙选在什么地方？测量用显微镜的孔径光阔塞在什么地方？为什么？第四章：平面镜梭镜系统（理论学时38学时）讨论题：平商统棱锐系统有什么用途？思考题：单平面锐利双平商锐旋转有什么实际应用？如果樓求周视瞄准饶光辑11俯彳卬士15.，问辅音在直角棱锐应侨仰多大角度？平丽锐成像有哪些性质'?.!fi-¥丽锐利双:jz丽锐旋转各有什么将点？假定望远镜物镜的焦距为80毫米，通光口径为20毫米，拄鲨'.场角CO=5。，在它后面50毫米处放一直；角屋脊棱镜90一2,求梭锐的尺寸和像丽的位置.第六章：辐射度学和光度学基础（理论学时：8学时）讨论题：光通童车1辐射通最有什么区别？it论Jii0：发光强度、光照ft以及光亮度分别代表什么含义？思考：什么叫发光JE1?什么叫发光丽？如何表示人自I目发光点和发光丽的主观光亮度？一般鹅丝臼炽叮各方向的平均发光强度（cd）大约和i灯泡的辐射功率（“）相等，问灯泡的发光效能为多人？右一直径20厘米的球形磨砂灯泡，各方向均匀发光.光视效能为15lm/W右一直径20厘米的球形磨砂灯泡，各方向均匀发光.光视效能为15lm/W,若在灯泡正下7J.2*处的光照皮为301x,问该灯泡的功率为多人？火丁泡的光亮度多人？用一个250W的浪鸽灯作为16毫米电影放映机的光源，光源的光视效能为30lm/W,灯丄丄的外形面积为5X7则」2,可以近似看作■个两丽发光的发光丽，采用第-■种照明方式.灯泡的后丽加有球丽反光镜，使灯丝的平均光亮度提高50%,很幕宽度为4米，放映物镜的相对孔径为1:1.8,系统的透过率t=0.6,求银幕光照皮（16毫米放映机的片门尺寸为10X7uun2＞。设有一个投影物镜，采用100胃的好泡pD明，灯泡的光在!i\效能为201U1厅，发光{丰直径为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,银幕离开投彩仪的距离为10米，投影仪片门究为20毫米，整个系统的透过率T=0.6,求投影物锐的焦距利相对扎径。有一对称黑物锐，相对孔径为1:5.每亿半焦距为200毫米,两运镜组相距20毫米,在透锐组中央有一个孔径光阁。在物镜前7J400毫米处有一个垂直光和的物体.光亮度为500（D/m2.如架不考虑系统的光能损失，求像平面光照皮。当物体位于无限远时，像平面光P,{'tj;变又为多少？照相田光函数取自，曝光时间用机，假像管要求最低的像丽光HR度为20lx.假定天空的光亮度为2500ad/m2•光学:系统的透过且在T等于0.7,问要求使用多大相对于L径的摄影物饶？第五光学系统成像光束选择中，双门望这锐的光学:系统中，所有的凹透锐都是用火石孩琅制做的，凸透镜都是用冕玻硝制傲的，透锐利梭镜中的总的光陈氏为110毫米，计算光学主事件表面不镀增透股和锻泊透版两种情况下系统的透过幕。50s.为了拍摄移动目标，’将曝光时间改为500s,问应取多大的光圈数？第七章：光学系统成像质量评价（理论学时：7学时，实验学时：4学时）讨论题险验实际光学：系统成像质量的常用方法有卿几乎P?思考题：在光学:系统设计阶段常用的评价成像质量的方法有哪儿科？光学系统包室主有哪儿科？画图说明。其私i光学系统制i上点有哪儿种像室上？和11夕、点有哪儿科呻.色像主主和色差?画图说明.什么叫理想光学系统的分辨率？它具有什么实际憨义？细想光学系统的分辨率是怎样确定的？t式说明望远镜、照相物锐、显微物锐的分辨率表示方法。光学传递函数在］物理意义是什么？和其它评价光学系统成像质量的方法相比，光学传递函数有什么优点？用于跟踪天空飞行「I标的电视摄影一、填空题1、 光学系统中物和像具有共领关系的原因是 2、 发生全反射的条件是 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ，当物像空间的介质的折射率给走后，对于一对给定的共牺面，可提出一一种放大率的要求。4、 理想光学系统中，与像方焦点共辆的物点是 5、 物镜和目镜焦距分别为J珈=2mm和品'=25nlm的显微镜，光学筒长1:,•二4111JH,则该显微镜的视放大率为 物镜的蠢轴放大率为 ’自镜的视放大率为 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是 （填"实"或"庭"）像。7、 人眼的调节包含 调节和 矽旬节。&复杂光学系统中设置场镜的目的是 O9、 要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应 度。10、 近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm的平行玻璃板，其等效垒'气层厚度为一一一一_mmoJI、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是12、 有效地提高显微镜分辨率的途径是 o13、 近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表现深度要比实际浓度 。一、填空他1、 光路是可逆的2、 光从光密媒质射向光疏媒页，且入射角大于临界角p,其中，Sin10=n2/nio3、 录轴放大率：角放大率：轴向放大率；4、 轴上无穷远的物点5、 -20;-2;10TOC\o"1-5"\h\z6、 实7、 视度膛孔8、 在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。9、 3010、 1011、 保持系统的共抽性12、 提高数值孔役和减小波长J3、小；、简答是且1、 什么是共轨光学：系统、光学系统物空问、像空间？答：光学:系统以-条公共轴线通过系统各表面的山里在中心，该轴线称为光和“，这样的系统称为兴输光学系统。物体所在的空间称为物宇间，｛象所在的空间称为像空间。2、 如何确定光学系统的视埴光爵系统中除干L径光阙以外的所有光阙对其前商所有的光学•零件成像样ju防空间。这些像中，径对入臆中心张角最小的一个像所对应的光商即为光学系统的书!场光阙-3、 共和h光学系统的像差和I也差卞有哪些？符.像差主3更有：球主主、15差（子午慈主主、弧矢墜主量｛象散、场!Hi、而!j变；包装主要有•和1肉包装（位置色室主）、倍再三色袭。4、 对自视光学仪器的兴同安求是什么？答:视放大率|门@:大子1;通过仪器后出射光荣应为平行光束，Ml成像在无限远，使人Uf栩当观察无限远物｛卒，处于自然放松无调节状态。5、 什么日LI理想光学系统？答.：ae物像空间：I.>J为均匀透明介质的条件下，物像空间符合"点对应）1、直线对应赢线、平顶刘应平面"的光学系统称为理想光学系统。6、 什么是埋怨光学系统的分辨率？写出望远锐的分辨率表达式。答：假定光学系统/i皿象完全符合到恕，没有像羡肘，光学系统能分辨的最小间俑e望远锐的分辨率表达式一u=122Z/D。7、 几何光学的基本定律及其内容是什么？答：几何光学的基木定律是直线传播定律、独立传锚定律、反射•定律和折射疋律.直线传播定律-光线在均匀透明介质中按直线传播。独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。反射定律：反射光线位于入剧I才I内：反射角等于入射角：折射定律：折射光线位于入射面内，入射角和折射角正眩之比，对两种一定的介质来说，是F■和入射角无关的常数斗sint=n|sin2-8、 H：tJM学系统的基j浆和2盖面有哪些？其特性如何？答.理想光学系统的基点包括物方焦点、像矿焦点：物方丄点、像方丄点：物方节点、像方节点。基面包括：物方焦.IJL丽、像方熊平面：物方主平丽、像方丄平面：物方节平面、像｝1节平面。入射光线〈或其延长线〉过焦点时，其兴非E光线平行与光轨：入tl光线过节点时，其共钝光线与之平行；然；；p-峦上任一点发出的同心光束的共领光束为ST行光束，物方主平面与像方主平面兴锢，且垂$山放大率为1o9、 用近前光学公式计算的像具有什么实际意义？答：作为衡量实际光学系统成像质量的标准：用官近似表示实际光学系统所成像的位置和大10、 什么是光学系统的子L径光倒丰U视场光阙？符-孔径光阙是限制輒1J七物OJi义像光束立体角的光｛稽。视场光阁是限制物;FiiO上或物空间中我像范围的光阁。11、 如何计算眼睛的视皮调节范围？如何校iE常见非正常眼？11答：眼弱的视庭调节范围为：入=氏一戸=/_一。常见非正常眼包报近视眼和远视眼。近rP曲1曲熄将其i!1点校•i.EiI朋视距离，可以月1负透镜进行校正；远视眼是将其远且校正到无限远，可以用正透锐进行校汪。12、 显微镜的分辨率跟哪些参数有关？采取什么途径可以提高显微镜的分辨率？答•显微锐的分辨彩为和见其分辨率与波长手U物镜数值孔径有关。减小波长NA和提高数值孔径可以提高显微镜的分姊率。囱NA=nsIDu可去1.1,在物和物锐之间浸以液体可增大物方折射率n,即可提高显微锐的分辨率一13、 如何区分实物空间、应物空间以及实像空间和EE像空间？是否可按照空间位置71毛划分物空间和像空间？解：实物空间：光学系统第一个刷面前的空间°虚物空间：光学系统第一个翩而盾的空间。实像空间：光学系统最后一个曲面后的空间。虚像空间：光学系统最后一个曲面前的空间。物空间和像空间在空间都是可以无限扩展的，不能按照空间进行划分。2、 光学系统中可能有哪些光阑？解：限制辄匸物点成像光荣的口径或立体角大小的孔径尤阙；限制物平面上或物空间中成像的范围即限制视场大小的视场光阑；用于产生渐晕的渐晕卅司:用于限制杂散光的消杂光阔。3、 光学系统有哪些单色几何像弟和色像差？解：五科单包几何像差是：球差、王雪差、像散、场曲、崎变。两种缸像差是：位置色差（或轴向色差）、放大率色差（或毅轴色差）。二、作图题i、求实物AB的像

乞求应物AB的像B，一一 一F HH，A，A产、3、求中在镜反射后像的坐标系11向4、画出底线框内应放置问种梭镜y乞6、求应彻AB的fey乞6、求应彻AB的fe7、画出m线:ti!内应放盟问种极镜8、8、XZ9、画出物体AB经光组后的像。A'B',试作图确定透镜及其物方和像方焦点的位置，；Jt说明该薄透镜是正还是负远镜。由图可见，选镜像方焦距/,>0,故应为jE透镜。

L1、根据下列平面镜梭镜系统中的成像方向要求，回出虚线框内所需的反^■棱镜类型。yy yyy y此题答案不唯一（3分）四、计算川Qii、此题答案不唯一（3分）四、计算川Qii、光束投射到一水槌中，光束的一部分在顶顶反射而另一部分在底面反射，在口驾所示,式iiE明两柬(曰、P2)返冋到入射介质的光线是千行的

证明：由图丙ffll=i2=iz=r] (2分〉曲折射定W可得：nsini,=n'sinr| (2仕》(2分〉t\sinB=n'sifl'師以i,=i3您故i3=i,片所以P，師以i,=i3您故i3=i,片所以P，平行了儿鸚-远镜，其物钱又雨’作放大镜，其视角放大率亦为5倍。试求物2、己知1一个5倍的伽禾」皖、自镜的焦距及望远，解：物统做放大镜时J物雨，得：=50mm叉望远镜的放大率为：所以巴=-"远镜筒长L#+fO=5O+(-lO)=4/0mn.3、光源位于f=30nun的透镜前伺mm处"问屏放在何处能找到光源像？垂秫放大率等于多少9若光源及屏位置新捋不变，H可边锐移到什么位置时，能在屏上重新获得光源像，此时放大系等于多少？111肋、C= .f=30mm,I扫高:斯公式-; ==得C—L20mmW光源像在遥镜后120iiini处。|3=7=钊/丿||0)=—1/34、由两个焦距相等的育事透镜组成一个光学系统，两者之间的问距也等于远镜然跤，nnfl=fi=de用此系统对前方comm处的物体成像，□知lHlh放大率为-乞求丧事透锐的焦服及物像平ITii之间的共鄱8臣。解：吻你先经过第一个透锐成像L.—60d解得」解得」0d_60-d60dpi=It=60-d=—d'Is-6O6O-d第■透锐的像再经过第.透锐成像由过渡公式可得：1.=由过渡公式可得：1.=I,-d60dj ——a=60-d一生—玄0万由离剪T公式有2 =-12d"d60-dP?=lz=60d因为卩=p^2=因为卩=p^2=-c[60^d60-d解得：d=3Cl)mm透镜焦加f,=f2=d=3(£)mmC〔22——_=6060贝。物像共扼距为：L=l,+d=11=60+300+1500=18cdiim5、一伍透镜焦距为l°Em,—根栋长40mm,,；y放在透镜的光粉it牵中点距离透镜20Q1111L求：（1） 像Ii位置稠长短：（2） 榕绕中心转9CP时，像的位置和大小@fff：（D棒两直指点到透锐的距离分别为I!,--220mm,《--180mm根据高斯公式叫■_"：■：-4-1导e,efnurnur.e,=183.3mm9e2—225mm像的长短M=I!z—I!.=41.7mmA-U⑵t=-2° =40mm根据甜1Ji公式=—得I!e.fC=200mmP=y=r=21yI!-200y—fly—-40mm6、一组合系统如倒所示，部正透镜的焦g为20mm.薄负透镜的焦距为-20111111,两单透镜之间M^lLOmm, 当一物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统的垂'fill放大率和像的位置。解：m单正透锐*说人=—1inm,fl=20mm，因此有TOC\o"1-5"\h\z1 1I/I-100 20所以［,=25加加对负透统来说，‘2=[1-d=25—10=15mm,f2=-20mm,有II15 -20所以12=60mm,自J最后像位置在负透镜后60nUll处。根据放大率卩=J3.J327、用■架缴的开普勒望远镜，通过…个观察窗观察位于距离500111111远处的冃标，假定该望远镜的物锐利自镜之间有足够的调焦可能，该望远镜物锐焦'&P-.f'物=100mm,求此时仪苦苦的实际视放大率r等丁多少9解：(1)FI锐的焦w：f加二严〜Q/-A20讪由高如公式125mm由高如公式125mm125—丄e-500 4%曲""=2队%曲""=2队—y/4=^_y2080宀 一y/80p头际二一一一=_一一一一=6-.25只

得co限 y/5008、己知放大镜焦8f'=25mm,通光孔径DI=25mm,入眼磁孔DF2mm,它位于放大镜后50mm处，匆创立位于放大镜前23111111处。试确定系统的孔径光阑和也以汤光阀，并求入瞠、丛!瞧及入筋、出窗的位置和大小。DI解：放人镜前无光学苓件，』LDIF.本身就在物空间。F.ID.H童孔在物空间像的位置为.ID.1 1 JLnI/) f7[)=50nm,f=25mm9代人可得：I/)=-50mm因此(3=::.!L...=VP=一iID-50隧孔像的孔径为D?=pif)2=-2mmo因赠子L关于光轴对称，所以取D,=2mm