典型光学系统（第七章习题）

第七章习题

［填空题］（建议每空1分）

I级

I级1空

1.瑞利判断适用于｛小｝像差系统。（1分）

2.瑞利判断：实际波面与参考球面波之间的最大波像差不超过｛四分之一波长｝

时，此波面可看作无缺陷。（1分）

3.分辨率法适用于｛大｝像差系统。（1分）

4.眼睛的调节范围随人的年龄变化而变化。当年龄增大时，调节范围变｛小｝。（1

分）

5.｛远点距离｝的倒数表示近视眼或远视眼的程度，称为视度。（1分）

6.物体对人眼的张角称为｛视角｝。（1分）

7.当眼睛调焦在某一对准平面时，眼睛不必调节能同时看清对准平面前和后某一

距离的物体，称为眼睛的｛景深｝。（1分）

8.双眼能分辨两点间的最短深度距离称为｛立体视觉阈｝。（I分）

9.显微镜的线视场取决于放在目镜前焦平面上的｛视场光阑｝的大小。（1分）

10.｛临界｝照明是把光源的像成在物平面上，故光源表面亮度的不均匀性会影响

显微镜的观察效果。（1分）

11.望远镜的视觉放大倍率是光瞳｛垂轴｝放大率的倒数。（1分）

12.开普勒望远镜是由两个｛正｝光焦度的物镜和目镜组成的，因此望远镜系统成

倒像。（1分）

13.伽利略望远镜的视觉放大率越大，视场越｛小｝。（1分）

14.镜目距是目镜后表面的顶点到（出瞳｝的距离。

15.目镜第一面的顶点到其｛物方焦平面｝的距离称为目镜的工作距。（1分）

16.摄影系统的分辨率是以像平面上每亳米内能分辨开的｛线对数｝表示的。（1分）

17.摄影系统的像面照度主要取决于｛相对孔径｝。（1分）

18.由于摄影物镜有较大的象差，且存在衍射效应，所以物镜的实际分辨率要｛低

于｝理论分辨率。（1分）

19.人眼对不同波长的｛光辐射｝有不同的灵敏度，称为光谱灵敏度。（1分）

20.显微镜的线视场取决于放在目镜前焦平面上的｛视场光阑）的大小。（1分）

21.柯勒照明消除了临界照明中物平面｛光照度不均匀｝的缺点。（I分）

22.通过视网膜的结构，眼睛能把相邻的两点分开。视神经能够分辨的两像点的

最小距离应至少等于｛两个视觉神经细胞直径｝。（1分）

23.为了工作舒适，习惯上把物或像置于眼前｛250mm｝处，称此距离为明视距离。

（1分）

24.用单眼判读物体的远近，是利用眼睛的调节变化所产生的感觉。因水晶的曲

率变化很小，故判读极为粗略。一般单目判读距离不超过｛5m｝。（1分）

25.眼睛能够分辨最靠近两相邻点的能力称为眼的分辨力，或｛视觉锐度｝。（1分）

26.由于眼睛具有较大色差，故视角鉴别率随光谱而异，连续光谱中间部分的视

角鉴别率高于红光和｛紫光｝部分的鉴别率。（1分）

27.在设计目视光学仪器时，应使仪器本身由｛衍射｝决定的分辨能力与眼睛的视

觉分辨率相适应，即光学系统的放大率和被观察物体所需的分辨率的乘积应等于

眼睛的分辨率。（1分）

28.对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离称为｛对准误差｝。（1分）

29.因放大镜用于观察近距离小物体，故放大镜视场通常由｛物方线视场｝来表示。

（1分）

30.当物面放在放大镜的前焦平面上时，像面在｛无限远｝。（1分）

31.各国生产的通用显微镜物镜从物平面到像平间的距离（共枕距），小论放大率

如何都是相等的,大约等于｛180mm｝。（1分）

32.在选定目镜后，显微镜的视觉放大率越大，其在物空间的线视场越｛小｝,（1

分）

33.对于普通显微镜，物镜框是孔径光阑，复杂物镜是以｛最后镜组的镜框｝为孔

径光阑。（1分）

34用于测量的显微镜，一般在物镜的｛像方焦平面｝上设置专门的孔径光阑，孔

径光阑经目镜所成的像即为出瞳。（1分）

35.显微镜的出瞳直径很小，一般小于眼瞳直径，只有在｛低｝倍时，才能达到眼

瞳直径。（1分）

36.根据瑞利判断，两个相邻像点之间的间隔等于｛艾里斑｝的半径时，则能被光

学系统分辨。（1分）

37.机械筒长是固定的，各国有不同的标准，我国规定）作为物镜和目镜

定位面的标准距离。（1分）

38.景深的大小决定了月显微镜｛纵向｝调焦时的调焦误差。（1分）

39.视觉放大率和分辨座的关系式为｛/=60”｝。（1分）

40.很多光学仪器都要求其光学系统的放大率能够变化，使其同一仪器既能看到

总体（大视场，低倍率）又能仔细观察局部（小视场，高倍率），｛更换镜头｝是

一种常用的方法。（1分）

41.若两个物镜的共飘点（物点和像点）都是实点（或都是虚点），则可找到物镜

的两个不同的位置，气功而居彼此相等。根据垂直放大率公式可知其垂轴成像倍

率互为倒数，这就是｛物像交换原则｝。（1分）

I级2空

I.视网膜是由｛杆状细胞｝和｛锥状细胞｝组成的辐射器，两种细胞具有完全不同的

性质和完全不同的功能。（2分）

（此题答案顺序可颠倒）

2.对准和分辨是两个不同的概念，｛分辨｝是指眼睛能分开两个点或线之间的线距

离或角距离的能力，而（对准｝是指在垂直于视轴方向上的重合或置中过程。（2

分）

3.若两物点和观察者的距离小同，它们在两眼中所形成的像与黄斑中心有小同的

距离，或者说，不同距嘀的物体对应不同的｛视差角｝,其差异称为｛立体视差（视

差）｝。（2分）

3.放大镜与眼睛组合成目视光学系统，眼睛既是孔径光阑，又是｛出瞳｝。放大镜

框既是视场光阑，又是入射窗，出射窗，同时放大镜本身又是｛渐晕光阑｝，（2

分）

4.显微镜由物镜和目镜组成，物体经显微镜｛物镜｝放大成像后，其像再经｛目镜｝

17.惠更斯目镜由靠近物镜的｛场镜｝和靠近眼睛的｛接目镜｝组成。（2分）

18.把显微镜的物镜和目镜取下后，所剩的镜筒长度称为｛机械筒长｝。也是固定

的。各国有不同的标准，我国规定｛160mm｝作为物镜和目镜定位面的标准距离。

（2分）

19.对于非浸液系统（物镜前是空气），高倍显微镜的数值孔径上限是｛0.95｝,对

于浸液物镜（在物镜前，浸液折射率和玻璃盖板折射率大约相同）数值孔径可达

到｛1.40｝。（2分）

20.望远镜是目视光学仪器，因而受人眼的分辨率限制，即两个观察物点通过仪

器后对人眼的视场角必须大于人眼的｛视觉分辨率｝,故除了增大物镜口径以提高

望远镜的衍射分辨率外，还要增大系统的｛视觉放大率｝,以符合人眼分辨率的要

求。（2分）

21.通常把系统中引起垂轴放大率发生变化的子系统称为｛变倍组｝,相对位置不

变的子系统称｛固定组｝。（2分）

22.物像交换原则只能保证物镜在两个位置的像面固定不动，当物镜在两个位置

移动的过程中，像面将发生移动，为使像面保持不动，要对像面的移动进行补偿。

按补偿的性质，分为｛光学补偿法｝和｛机械补偿法｝。（2分）

（此题答案顺序可颠倒）

23.机械补偿法的变焦组由（变倍组｝和｛补偿组）两部分组成。（2分）

24.在光学补偿法变焦系统中，所有移动透镜组一起做｛线性｝移动，其最大的优

点是不需要设计｛偏心凸轮｝,然而这样的系统结构一般要比机械补偿系统长，而

且随着焦距的改变，像面会发生微位移。（2分）

25.照相物镜相对孔径的表达式为｛%，｝,相对孔径越大，景深越｛小｝。

26.实物通过投影镜头成｛倒立实像）,通过放大镜成｛正立虚像｝。

27.使用放大镜观察物体时，孔径光阑是｛人眼瞳孔｝,视场光阑是｛放大镜框｝。

28.望远系统的光学结构特点是｛光学间隔等于0｝和｛物镜焦距大于目镜焦距］。

29.有一浸液物镜，物方为n=1.4的液体，像方为空气。测得像方焦距为100mm,

则其物方焦距为｛-140｝mm：若物镜数值孔径为0.7,则物方孔径角为｛30｝度。

I级3空

1.光学仪器的分辨率受光学系统中孔径光阑的衍射影响，点光源经任何光学系统

形成的像都不可能是一个几何点，而是一个｛衍射斑｝,它集中的全部能量的

｛83.78%｝,称为｛艾里斑｝。（3分）

2.若一显微物镜上标明170mm/0.17,40/0.65,则表明显微物镜的｛放大率为40

倍｝,｛数值孔径为0.65｝,适合于机械筒长｛170mm｝,物镜是对玻璃厚度

d=0.17mm的玻璃盖板校正像差的情况。（3分）

3.伽利略望远镜是由｛正｝光焦度的物镜和｛负｝光焦度的目镜组成的，其视放大率

｛大于｝1,形成正立的像，无须加转像系统，但无法安装分划板，应用较少，可

应用于观剧。（3分）

4.开普勒望远镜的物镜框既是｛孔径光阑）,也是｛入瞳｝。出瞳在目镜外面，与人

眼重合。目镜框是渐晕光阑，一般允许有｛50%｝的渐晕。（3分）

5.伽利略望远镜一般以｛人眼的瞳孔｝作为孔径光阑，同时乂是望远镜的出瞳。物

镜框为｛视场光阑｝,同时又是望远系统的｛入射窗｝。（3分）

6.一般目镜的视场角为｛40°~50。）,广角目镜的视场角可达｛60°~80°｝，双目

仪器的目镜视场不超过｛75°｝。（3分）

7.投影物镜的光学特性用｛放大率｝、视场、（焦距｝和｛相对孔径｝来表示。（3分）

（此题答案顺序可颠倒）

8.按照明系统的结构形式分为｛透射式照明系统｝、反射照明系统和（折反照明系

统｝;按照明方式又可分为临界照明和｛柯勒照明｝。（3分）

9.一般浸液物镜的最人数值孔径为1.5,故显微镜能达到的有效放人率不超过

｛1500x）o放大率低于1500NA｝时，物镜的分辨能力没有被充分利用，人眼不能

分辨已被物镜分辨的物体细节；放大率高于｛1000NA｝,称作无效放大，不能使

被观察的物体细节更清晰。（3分）

10.生物显微镜多为透明标本，常用｛透射光亮｝视场照明。其照明方式又分为两

种，即｛临界照明｝和（柯勒照明｝。（3分）

11.变焦距光学系统原理是焦距在一定范围内连续改变，其｛物像面｝保持不动。

光学系统的总焦距由隼个透镜（或透镜组）的｛焦距｝和透镜（透镜组）主半句间

的｛距离｝所决定。（3分）

12.不论是光学补偿还是机械补偿，通常都是由｛前固定组｝、｛变焦组｝和｛固定

组｝三个部分组成。（3分）

13.变焦系统的应用，应满足以下基本要求：｛能均匀的改变焦距｝;变焦过程中

像面保持稳定；｛相对孔径基本保持不变｝;｛成像质量符合要求｝。（3分）

14.在机械补偿法的变焦距系统中，为保持相面的稳定，对所有变焦组的运动组

元，其物象间的变化量之和为｛0｝,也就是说相面位移的补偿依赖于｛变倍组｝和

「补偿组｝共飘距的改变，该改变的总和为()。(3分)

15.变焦距物镜的设计•般应使前固定组，变倍组，补偿组系统像差｛相等｝而且

尽量小，其残余像差用｛后固定组｝来校正。为使像质尽可能不随焦距的变化而明

显变化，机械补偿系统的｛离焦方向｝一致。(3分)

16.显微镜的数值孔径NA=nsinU,n和U分别代表(物方介质折射率｝和｛物方孔径

角｝。摄影系统相对孔径%.中的D指(入瞳口径｝。(3分)

17.望远镜物镜和目镜的焦距分别为了物，/目，贝J其视放大率为｛-7力目｝,角

18.使用伽利略望远镜观察物体时，孔径光阑是｛人眼瞳孔｝,视场光阑是(物镜

外框｝。由于该系统的入窗与物面不重合，所以观察大视场时一般存在｛渐晕｝

现象。

19.生物显微镜常用的物镜倍率是4*、10*、｛40］和100"常用的目镜倍率是5,、

10*和｛15,｝。因此通常情况下，显微镜最大的放大倍率为｛1放大｝。

20.评价小像差光学系统的成像质量可以选用瑞利判断、｛中心点亮度｝和光学光

学传递函数方法；评价大像差光学系统的成像质量可以选用分辨率、｛点列图｝

和光学传递函数方法。其中最客观全面的方法是｛光学传递函数法｝。

II级

n级1空

1.一个焦距为50mm的放大镜，眼睛到它的距离为125mm,物体经放大镜成像

在明视距离处，放大镜视放大率为｛3.5｝。

2.可见光显微镜数值孔径为1.5,有效放大率最高可达115()0倍｝。

3.为分开相隔5()0nm的两光点，工作波长为5()()nm的显微镜的NA=｛0.61｝。

4.目视仪器视度调节范围为±5视度，目镜焦距为20mm,目镜的总移动量为

｛±2｝o

5.照相时光圈数取8,曝光时间用%0s,为拍摄运动目标，将曝光时间改为

%005,则光圈数应为｛2.5｝。

6.｛长焦｝(选择“长焦”或“广角”)照相镜头的景深较小。

7.采用叉丝对直线的方法对准时，人眼的对准精度为15"通过放大倍率为10倍

的望远镜以同样的方法瞄准时对准精度为｛15｝。

n级2空

1.近视镜镜片是｛凹｝透镜，近视20()度相当于视度为｛-2D｝。

2.在放大镜和人眼组成的光学系统中，放大镜的镜框既是｛视场)光阑，又是｛渐

晕｝光阑。

3.要求分辨相距0.75um的两点，显微镜视放大率至少应为｛-97｝倍，若采用焦距

等于20mm的目镜,那么物镜放大率为｛-7.76｝。

4.如要分辨相距lum的两点，采用焦距为10mm的显微镜目镜，其物镜至少应取

｛291｝倍，工作波长为0.5〃〃时，物镜数值孔径为｛0.305｝。

5.数值孔径NA=0.6的显微物镜，在空气中工作时的物方孔径角为｛36.T｝,有

效放大率不能超过｛600｝。

6.要分辨相距500nm的两点，用500nm波长的可见光斜照明，则显微物镜的

NA=｛0.5｝o若采用40倍的物镜和15倍的目镜,则观察结果为｛C)oA.物镜分

辨率未被充分利用；B,有效放大；C.无效放大

7.100倍的显微镜，采用/'=25〃〃〃的目镜，则目镜的放大率「二｛10｝,物镜放大

率夕=｛-10｝。

8.10倍望远镜，出瞳口径为5mm,入瞳口径为｛50mm｝,理论分辨率为｛2.8”｝。

9.用相机拍照片1时，光圈F数为8,曝光时间为%00s,拍摄照片2时，需要

将光圈缩小一档，此时光圈F数为｛11｝,要保持两张照片有同样的曝光量，曝光

时间为｛%0$｝。

1（）.变焦距镜头的焦距变小时，2。｛变大｝,磔｛变小｝,F数｛不变｝。

11.变焦距物镜在变化焦距的同时，保持｛像面位巴｝和｛相对孔径｝不变，并使成

像始终清晰。

12.照相机的镜头通常要蒸镀｛增透｝膜，由于｛增透膜对红光和紫光的反射率较

高｝,呈现红紫色。

13.在投影系统中为获得均匀照明，应使光源面通过聚光镜成像在｛投影物镜｝上，

这种照明方式称为｛科勒｝照明。

14.若某先生佩戴200度的远视眼镜时正合适，则该眼镜的焦距为｛500｝mm,该

先生的远点距为（眼后0.5｝m。

15.有一个变焦投影物镜将投影图片成像于投影屏幕上，如要使放大倍率再大些，

焦距应变得更｛小｝一些，此时如果相对孔径不变，像面照度会变得更｛暗｝。

II级3空

1.显微镜的NA=0.55,工作波长为550mm,斜照明,则它能分辨的两物点间最小

距离为｛0.5〃〃｝,若要求两物点放大后视角为2',则该显微镜的视放大率为

｛-291｝,采用了'=25〃制的目镜，物镜的放大率应为｛-29.1｝。

2.开普勒望远系统加场镜后，视放大率｛不变｝,目镜通光口径｛变小｝,出瞳离目

镜距离｛变小｝。

3.「倍望远镜的角放大率等干｛「｝，垂轴放大率为｛%｝，它与焦距了的系统组

合，组合系统的焦距为｛17｝。

4.无限远两点对人眼张角「，需要用物镜口径至少等于｛140mm）,视放大率2｛60｝

倍的望远镜才能看清这两点（工作波长为0.55〃〃）。

5.照相机镜头的F数由2变化到2.8时，像面照度是原来的｛0.5｝倍，景深较原来

｛增大｝,理论分辨率比原来｛降低｝。

6.采用变焦距镜头摄影，当焦距连续变大时，像面位置不变，相对孔径｛不变｝,

像尺寸｛变大｝,视场角｛变小｝。

7.人眼的物方焦距要比像方焦距｛短｝（长或短）；若某人的远点距为眼后1m,则

需要佩戴｛100｝度的老花镜，其焦距为｛1000｝mm。

8.对摄影系统而言，焦距越长，景深越｛小｝；入瞳直径越大，景深越｛小｝；拍摄

距离越远，景深越｛大｝。

9.已有一个焦距为150mm的物镜，若想制作一个6的望远镜，应选用焦距为

｛25mm｝的目镜，分别采用开普勒和伽利略望远镜结构，对应得到系统的机械筒

长为｛175mm｝和｛125mm｝。

10.在变焦光学系统中，对像面移动进行补偿的方法主要有机械补偿法和｛光学补

偿法｝两种。机械补偿法中，焦距的变化是通过｛一个或多个系统的轴向移动、改

变光组间隔｝来实现的，其变倍比为｛，产｝。

Jmin

in级1空

1.由%.二%的望远物镜和p=-2X转像组组成的光学系统的相对孔径为｛1/8）o

2.一焦距为20mm的广角照相镜头,像高10mm,全视场2。=｛53.13°｝。

3.一个8*开普勒望远镜后加一个倒置的100'显微镜，整个系统的焦距是

｛22.5｝mmo

in级2空

1.光焦度等于10折光度的放大镜，其焦距为｛100mm｝,放大倍数为｛2.5｝。

2.一个10倍的放大镜，通广直径为20mm,人眼离透镜15mm,眼瞳直径为3mm,

当渐晕系数为0.5时，人眼观察到的线视场为｛33.33mm｝；无渐晕时，线视场为

｛28.33mm｝。

3.伽利略式望远镜，通过改变目镜的位置进行视度调节，若目镜焦距为

要调节-3屈光度，需要使目镜向｛远离｝（填写“接近”或“远离”）眼睛的方向

移动的距离为｛1.2mm|o

4.在摄影系统中，相对孔径的倒数称为｛F数｝,它是一系列以｛42｝为公比的等比

级数。

5.焦距为/.的摄影系统与倍率为夕的转像系统组合，组合焦距为｛-夕•，｝,并倍

倒置望远镜与焦距-摄影系统组合，组合焦距为｛-%｝。

IH级3空

1.当其他拍摄条件不变时，将摄影镜头光圈数由4变到2,像面照度由原来的Alx

变到｛4Alx｝,像面分辨率由Blp/mm变到｛2Blp/mm｝,景深变｛小｝。

［选择题］（单选，建议每题2分）

I级

1.照相系统的三个重要参数是：（B）

A.视场角、分辨率和焦距

B.视场角、相对孔径和焦距

C.视场角、数值孔径和焦距

D.视场角、相对孔径和分辨率

2.一般白天光线较强，瞳孔缩小到：（B）

A.lmmB.2mmC.3mmD.4mm

3.眼睛所能感受的光亮度的变化范围很大，其比值可达到：（C）

A.lO,o:lB.IO11:1C.10,2:1D.1013:1

4.对近视散光眼的校正应用：（C）

A.负透镜B.正透镜C.凹柱面透镜D.凸柱面透镜

5.在良好的照明条件下，一般可认为眼睛的极限分辨角为：（B）

A.50B.60C.70D.80"

6.当采用叉线对准单线的对准方式时，人眼的瞄准精度为：（A）

A.±10B.±20C.+30D.±40

7.人眼的体视锐度经训练最喜爱可达到：（A）

A.3"B.4C.5D,6

8.显微镜的分辨率主要取决于：（B）

A.焦距B.数值孔径C.放大率D.视场角

9.机械筒长是固定的，各国有不同的标准，我国规定物镜和目镜定位面的标准距

离为：（C）

A.140mmB.150mmC.160mmD.170mm

10.可见光显微镜数值孔径为1.5,有效放大率最高可达：（C）

A.500B.1000C.1500D.2000

11.焦距仪上测微目镜的焦距如果采用双线对称夹单线瞄准，则瞄准

误差为：（D）

A.0.412mmB.0.0412mmC.0.00412mmD.0.000412mm

12.经纬仪望远系统视觉放大率「=-20,使用双线对称夹单线瞄准，则盹准误差

角为：（D）

A.10B.15C.2（）D.25"

n级、

1.200度的近视眼，应配戴眼睛的焦距为：（D）

A.200mmB.500mmC.-200mmD.-500mm

2.在用照相机拍摄景物时，要获得较大的景深，应该（D）

A.增大照相系统的入瞳直径

B.将对准平面置于无穷远处。

C.选用长焦距镜头。

D.增大光圈数。

3.如果要求读数显微镜的瞄准精度为0.001mm,则显微镜的放大倍率为：（B）

A.7XB.8XC.9XD.10x

4.一台生物显微镜的分辨率。=2〃帆，则该显微镜的视觉放大率为：（D）

A.36*B.48xC.60xD.72x

5.有一浸液物镜，物方为n=1.4的液体，像方为空气。测得像方焦距为100mm,

则其物方焦距为：（B）

A.140mmB.-140mmC.120mmD.-120mm

6.双目仪器的目镜视场不超过（C）。

A.40°B.60°C.75°D.80°

7.目视仪器视度调节范围为±5视度，目镜焦距为20mm,目镜的总移动量为：（B）

A.±lB.±2C.±3D.±4

8.照相时光圈数取8,曝光时间用%0$,为拍摄运动目标，将曝光时间改为

则光圈数应为：（B）

A.1.5B,2.5C.3D.4

9.采用叉丝对直线的方法对准时，人眼的对准精度为15',通过放大倍率为10倍

的望远镜以同样的方法瞄准时对准精度为：（B）

A.fB.1.5C.2D.2.5

10.要求分辨相距0.75um的两点，显微镜视放大率至少应为：（C）

A.-79B.79C.-97D.97

11.10倍望远镜，出瞳口径为5mm,入瞳口径为：（D）

A.5mmB.lOmmC.25mmD.50mm

12.照相机镜头的F数由2变化到2.8时，像面照度是原来倍数为：（C）

A.0.2B.0.4C.0.5D.0.7

13.采用变焦距镜头摄影，当焦距连续变大时，像面位置不变，相对孔径：（A）

A.不变B.变大C.变小D.先大后小

14.若某人的远点距为眼后1m,则需要佩戴老花镜度数为：（A）

A.100B.200C.250D.400

15.已有一个焦距为150mm的物镜，若想制作一个6、的望远镜，应选用目镜焦距

为：（C）

A.15mmB.20mmC.25mmD.30mm

16.欲分辨0.0005mm的微小物体，采用倾斜照明方式，照明光波长550nm,显微

镜的放大率至少应为：（C）

A.289B.290C.291D.293

17.一台生物显微镜，物镜放大率£=-40,共规距为195mm,目镜焦距16.67mm,

求物镜焦距：（C）

A.2.34mmB.3.12mmC.4.64mm5.38mm

18.假定用人眼直接观察敌人的坦克时，可以在/二T00〃?的距离上看清坦克上的

编号，如果要求在距离2km处也能看清，问应使用望远镜倍数为：（B）

A.4B.5C.6D.7

19.利用某仪潜观察2km远目标的体视测距误差为±1,〃，当观察4km远目标时，

则该仪器的体视测距误差为：（D）

A.±l〃？B.±2/MC.±3mD.±4/〃

20.己知显微镜目镜「=15,物镜6=2.5,共规局L=180〃〃〃，问显微镜总放大率

为：（A）

A.-37.5B.37.5C.45D.-45

21.一望远镜物镜焦距为1m,相对孔径1:12,测得出瞳直径为4mm,试求望远

镜的视放大率：（C）

A.19.38B.-19.38C.-20.83D.20.83

22.照相时光圈数取8,速度取（1/50）s,为了拍运动的目标，将速度改为（1/300）

s时，应取的光圈数为：（B）

A.2.4B.2.8C.3.5D.4.1

23为看清4km处相隔150mm的两个点（设「=0.003%/）,若用开普勒望远镜

观察，则开普勒望远镜的工作放大倍率：（B）

A.7B.8C.9D.10

IH级

1.设放大镜半径为h,它到人眼的距离为d,人眼瞳孔直径为a,要使通过放大镜

看到的视场大些，则可采用的方法是：（A）

A.增大h,减小d。B.增大h,增大d。C.减小h,减小d。D.减小h,增大d。

2.拍摄人像艺术照，为突出主要人物，使背景模糊，应选用：（A）

A.大焦距、小F数和小对准距离。

B.大焦距、大F数和小对准距离。

C.大焦距、大F数和大对准距离。

D.小焦距、小F数和小对准距离。

3.一个焦距为50mm的放大镜，眼睛到它的距离为125mm,物体经放大镜成像

在明视距离处，放大镜视放大率为：（C）

A.1.5B.2.5C.3.5D.4.5

4.为分开相隔500rlm的两光点，工作波长为500nm的显微镜的NA为：（A）

A.0.61B.0.75C.0.8D.0.95

5.要分辨相距500nm的两点，用500nm波长的可见光斜照明，若采用40倍的物镜

和15倍的目镜，则观察结果为：（C）

A.物镜分辨率未被充分利用B.有效放大C.无效放大D.物镜分辨率充分利用

6.由分.=%的望远物镜和P=-2X转像组组成的光学系统的相对孔径为：（D）

A.l/2B.l/4C.l/6D.1/8

7.一焦距为20mm的广角照相镜头，像高全视场23：（D）

A.43.22。B.47.23。C.49.08。D.53.130

8.一个8"开普勒望远镜后加一个倒置的100、显微镜，整个系统的焦距是：（B）

A.0.1258mmB.0.3125mmC.0.3742mmD.0.4132mm

9.已知一个投影物镜的投影屏直径。为800mm,物象之间共加距离为3200mm,

其垂轴放大率4=-100,采用物方远心光路，试求其像方视场角2。：（D）

A.11.244°B.12.388。C.13.377°D.14.533。

10.试设计一副直径56mm,200度近视眼镜片,设眼镜片玻璃折射率n=1.523,

厚度第一面曲率半径4按国家标准取110.66mm。则弓为：（B）

A.72mmB.77.5mmC.82.5mmD.89mm

11.一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦距f=400〃〃"，通光孔径

D=200mm,要求照明距离5m远直径为3m的圆，试问灯泡的位置为：（B）

A.177.32mmB.188.67mmC.191.24mmD.198.67mm

［选择题］（多选，建议每题2分）此类不分级

1.眼睛可等效为一个摄影光学系统，它主要特性表现在：（BD）

A.眼睛是一个变焦系统，当观察近处物体时，其焦距变大，反之焦距变小。

B.眼睛的视觉灵敏度随光谱而异，在连续可见光普中间的部分视觉灵敏度较高。

C.眼睛的对准精度与对准方式有关，其中两直线重合方式的对准精度最高。

D.眯起眼睛可以看清原本模糊的景物是因为瞳孔直径缩小，减小了眼镜光学系统

的像差，提高了眼睛的分辨能力。

2.对于放大镜，正确的陈述是：（BCD）

A.其视觉放大率与观察条件有关，公式学只适用于像在明视距离时的情

况。

B.放大镜的视场用线视场表示，其大小与观察条件有关。

C.放大镜的放大倍数越大，其线视场就越小。

D.在放大镜和人眼构成的光学系统中，放大镜的框是视场光阑，也是渐晕光阑。

3.关于纤维经系统的正确陈述是：（CD）

A.显微镜的作用相当于一个放大镜，它可以将位于系统物镜前焦面上的物成像在

无穷远处供人眼观察。

B.显微镜是大孔径、小视场系统，需要校正球差、正弦差和彗差。

C当视觉放大率增大时，其线视场变小，出瞳变小。

D.系统的视觉放大率不能大于1000NA是因为物镜分辨率的限制。

4.为提高显微镜的视觉放大率「，应该（ABD）

A.增大物镜与目镜之间的光学间隔。

B.减小物镜与目镜的焦距。

C.增大显微物镜的数值孔径。

D.增大目镜的视觉放大率。

5.在测量用显微镜系统中，正确的陈述是（AB）

A.物镜的焦距和目镜的焦距都很短。

B.分辨率与数值孔径有关。

C.物镜框是孔径光阑。

D.分划板应放置在物镜的后焦面上。

6.对于柯勒照明，正确的陈述是：（BD）

A.光能利用率局。

B.照明面的光照度均匀。

C.照明系统的出瞳与后接光学系统的入瞳衔接。

D.照明系统的出瞳与后接光学系统的入窗衔接。

7.对于临界照明，正确的陈述是：（AC）

A.光能利用率高。

B.照明面的光照度均匀。

C.光源面是照明系统的视场光阑。

D.聚光镜是照明系统的孔径光阑。

8.在望远系统中，正确的陈述是：（BCD）

A.物镜的焦距和目镜的焦距都很短。

B.光学间隔为0.

C.物镜框是孔径光阑。

D.分划板应放置在物镜的后焦面上。

9.在望远系统中，正确的陈述是：（AC）

A.系统的作用是扩大人眼对物的张角。

B.系统的作用是通过提高垂轴放大率夕来使人眼看清物。

C物镜的焦距应大于目镜的焦距。

D.系统设计中应使光学间隔尽量增大。

10.对于照相系统，正确的陈述是：（ABD）

A.焦距变大，可使像增大。

B.光圈变大，可使像面照度增大。

C.光圈变大，可使像面照度不均匀程度变大。

D.相对孔径决定了系统的分辨率。

11.在照相系统中，下列描述正确的是：（ACD）

A.胶片尺寸一定时，焦距越长视场角越小。

B.当焦距一定时，胶片尺寸越大视场角越小。

C.孔径光阑的位置影响轴外物点参与成像光束的选择。

D.孔径光阑的大小影响轴上物点参与成像光束的口径。

12.投影系统的光学参数有：（ABCD）

A.放大率B.视场C.焦距D.相对孔径

13.按照明系统的结构分类可分为：（AB）

A.透射照明系统B.反射照明系统C.临界照明系统D.柯勒照明系统

14.可以用来评价小像差系统的判断方法为：（ABD）

A.瑞利判断B.中心点亮度C.分辨率法D.光学传递函数

15.可以用来评价大像差系统的判断方法为：（CD）

A.瑞利判断B.中心点亮度C.分辨率法D.光学传递函数

16.最常见的眼睛缺陷有：（AD）

A.近视眼B.白内障C.青光眼D.散光眼

17.显微镜的重要光学参数为：（AC）

A.数值孔径B.目镜的倍率C.物镜的倍率D.视场角

18.摄影系统的三个特征量之间是相互矛盾的，对一个特定的系统而言，提高摸

一个特征量，就势必降低其他特征量。这三个特征量为：（ABC）

A.相对孔径B.视场角C.焦距D.入瞳直径

19.影响景深的因素有：（ABD）

A.对准平面的位置B.入瞳直径C.目镜的焦距D.物镜的焦距

20.当放映空间大小一定时，物镜的焦距决定于：（AB）

A.垂轴放大率B.图片到屏幕间的共规距离C.孔径角D.相对孔径

21.描述一个投影物镜的光学特性的参数有：（ABCD）

A.垂轴放大率B.投影屏的尺寸C.数值孔径D.工作距

22.提高投影物镜光照度的途径有：（ABC）

A.增大物镜的数值孔径B.提高光源光亮度

C.提高物镜的透过率D.提高物镜的孔径角

23.显微镜的重要光学参数是：（AB）

A.物镜的倍率B.数值孔径C.目镜的倍率D.视场角

24.变焦系统的应用，应满足以下基本要求：（ABCD）

A.变焦过程中像面保持稳定B.能均匀的改变焦距

C.相对孔径基本保持不变D.成像质量符合要求

25.生物显微镜常用的物镜倍率是：（ABCD）

A.4XB.10xC.40xD.100x

四、判断是非题（建议每题2分，对的写“对”，错的写“错”）

I错题

1.摄影物镜将位于有限远的景物成像在感光底片上，可变光阑起到调节光能量以

适应外界不同照明条件的作用。（错）

2.当物的位置和大小一定时，摄影系统的焦距越长，成像越小。（错）

3.摄影系统的相对孔径越大，镜头的分辨率越低。（错）

4.摄影系统的像面照度与相对孔径成正比，相对孔径越大，像面照度越大。［错）

5.当摄影系统的物镜焦距一定时，接收器尺寸越大，视场角越小。（错）

6.当摄影系统的接收器尺寸一定时，焦距越长，视场角越大。（错）

7.摄影系统的大视场物镜边缘的照度急剧上升。（错）

8.摄影系统的拍摄距离越远，景深越小。（错•）

9.投影系统要求有足够的照明亮度，用于测量的仪器还需要有较小的畸变。［错）

10.照明系统和投影系统的衔接要求是照明系统的拉赫不变量要小于投影系统的

拉赫不变量。（错）

11.近点距离就是明视距离。（错）

12.当肌肉用力时，水晶体曲率减小，可看清近处距离。（错）

13.由光亮处到黑暗处的适应过程一般时间较短。（错）

14.目视光学仪器的放大率可以用理想光学系统中所讨论的横向放大率或角放大

率来理解。（错）

15.若眼睛紧靠着放大镜，则「二竿。（错）

16.放大镜的倍率越大，线视场越大。（错）

17.显微镜的视觉放大座越大，其在物空间的线视场越大。（错）

18.高倍显微镜的线视场只有几亳米。（错）

19.显微镜的景深受两方面的影响。几何景深和物理景深。（错）

20.对于显微镜的景深元说，视觉放大率的影响比数值孔径影响更重要。（错）

21.显微镜属于小孔径小视场的成像系统。（错）

22对波长为0.00055mm的光线而言，眼睛的极限分辨角为°=上铲。（错）

23.借助放大镜，人眼能够分辨视角大于人眼极限分辨角的微小物体。（错）

24.在斜照明时，显微镜的分辨率为。=工-°（错）

NA

25.测量照相物镜的鉴别率时，耍求显微物镜的数值孔径要小于被测物镜的像方

孔径角。（错）

26.景深不仅与入瞳直径和对准平面的位置有关，而且与物镜的焦距有关。即焦

距越大，景深越大。（错）

27.摄影系统的焦距、相对孔径和视场角这三个特征量之间是相互协调的，对一

个特定的系统而言，提高某一个特征量，就势必提高其他的特征量。（错•）

28.拍摄远距离特写“镜头”时，要用短焦距镜头。（错）

29.当放映空间大小一定时，物镜的焦距决定于它的垂轴放大率及图片到屏幕间

的共跳距离。垂轴放大率越大，图片到屏幕的距离越大，物镜的焦距越短。［错）

30.由于作为计量仪器用的投影物镜象质和精度都要求非常高，所以其视场角不

能太大，绝大部分投影物镜共筑距离为投影屏直径5倍左右。（错）

31.国内外很多大型投影设备，二次反射直角棱镜都是做成等腰的，其目的是减

轻仪器重量，节省成本。（错）

32.瑞利判断适用于大像差系统。（错）

33.分辨率法既适用于小像差系统有可以用于大像差系统。（错）

34.望远镜的视觉放大倍率是光瞳轴向放大率的倒数。（错）

35.伽利略望远镜的视觉放大率越大，视场越大。（错）

36.目镜第一面的顶点到其像方焦平面的距离称为目镜的工作距。（错）

37.机械筒长是固定的，各国有小同的标准，我国规定190mm作为物镜和目镜定

位面的标准距离。（错）

38.照相物镜相对孔径越大，景深越大。（错）

39.实物通过投影镜头成倒立虚像，通过放大镜成正立虚像。（错）

4（）.使用放大镜观察物体时，孔径光阑是放大镜框，视场光阑是人眼瞳孔。（错）

41.望远系统的光学结构特点是光学间隔等于0和物镜焦距小于目镜焦距。（错）

II对题

1.瑞利判断适用于小像差系统。（对）

2.分辨率法适用于大像差系统。（对）

3.眼睛的调节范围随人的年龄变化而变化。当年龄增大时，调节范围变小。1对）

4.显微镜的线视场取决于放在目镜前焦平面上视场光阑的大小。（对）

5.望远镜的视觉放大倍率是光瞳垂轴放大率的倒数。（对）

6.开普勒望远镜是由两个正光焦度的物镜和目镜组成的，因此望远镜系统成倒

像。（对）

7.伽利略望远镜的视觉放大率越大，视场越小。摄影系统的像面照度主要取决于

相对孔径。（对）

8.人眼本身相当于摄影光学系统。（对）

9.人眼瞳孔为孔径光阑，可以调节进入人眼的光能。（对）

1（）.通常医院或眼睛店把1D称为1（）（）度。（对）

11.视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射器。杆状细胞对光刺激敏感，但

不感色；锥状细胞感光能力比杆状细胞差得多，但能对色光有不同感受，它决定

了色分辨能力。即色视觉。（对）

12.在亮照明时，锥状细胞起主要作用，弱照明时，视觉主要由杆状细胞起作用。

（对）

13.眼睛的对准是指垂直于视轴方向上的置中或重合的能力。（对）

14.放大镜是能将放在焦点上或焦点附近的物体成放大虚像的目视透镜或透镜系

统。（对）

15.放大镜在使用过程口，眼睛是孔径光阑，又是出瞳。（对）

16.当物置于放大镜前焦面上，且渐晕系数为50%时，线视场的大小为2），二出。

（对）

17.显微镜系统是用来观察近距离微小物体的光学系统。（对）

18.显微镜的结构特点是物镜和目镜的焦距很短，且光学间隔△较人。（对）

19.在生物显微系统中，物镜框是系统的孔径光阑，目镜往往是渐晕光阑，其大

小影响轴外点成像的渐晕系数。（对）

20.测微用显微系统，孔径光阑设在物镜的像方焦面上，以形成物方远心光路，

提高测量精度。（对）

21.显微镜的线视场取决于视场光阑的大小。（对）

22.显微镜的分辨率主要取决于显微物镜的数值孔径，与目镜无关。（对）

23.显微镜的分辨率是波长和数值孔径的函数，波长越长，分辨率越低；数值孔

径越大，分辨率越高。（对）

24.景深的大小决定「使用显微镜纵向调焦时的调教误差。（对）

25.显微镜的数值孔径越大，要求放大倍率越高，其景深越小。（对）

26.显微镜的主要参数是垂轴放大倍率和数值孔径。（对）

27.望远镜是用来观测远距离物体的光学系统。（对）

28.望远系统的视觉放大倍率取决于望远镜的结构参数。（对）

29.开普勒望远系统中，/；和£均为正，则「<0；伽利略望远镜中，/>0、/2<0,

则「>0。（对）

30.伽利略望远镜以人眼的瞳孔作为孔径光阑，物镜框作为视场光阑。（对）

31.伽利略望远镜的视场光阑与物象面不重合，一般存在渐晕现象。（对）

32.目镜的视场取决于目视系统的视觉放大率和物方视场角。（对）

33.目镜视度调节±口时，需相对于视场光阑的移动量为犬=哭一。（对）

34.摄影系统主要由照相镜头、可变光阑和感光底片三部分组成。（对）

35.摄影系统的焦距决定了物体在接受器上的成像大小。（对）

36.摄影系统的相对孔径决定了物镜的分辨率和像面照度。（对）

37.摄影系统的视场角决定了能在接收器上的成像范围。（对）

38.摄影系统的焦距越长，入瞳直径越大，景深越小。（对）

39.投影系统是将平面物体进行放大成像并投影在屏幕上的光学仪器。（对）

40.为了在投影屏上获得均匀而足够的亮度，必须应用大孔径角的照明系统和适

当的光源。（对）

41.正常眼在肌肉完全放松的自然状态下，能够看清楚无限远的物体。（对）

42.显微镜的实质就是一个放大镜。（对）

43.放映物镜的作用相当于倒置的照相物镜。（对）

44.光学系统中视场光阅位置确定，绝大部分是入窗与物面重合。（对）

［计算题］（均用小数表小结果）

I级（每题5分）

1.某人配戴250度的近视眼镜，则其眼睛的远点距离是多少？眼镜的焦距为多

少？

-0.4m、-400mm

2.欲分辨0.0005mm的微小物体，采用倾斜照明方式，照明光波长550nm,求显

微镜的放大率至少应为多少？数值孔径应取多少？

291倍、0.55

3.一台生物显微镜，物镜放大率4=-40,共规距为195m明目镜焦距16.67mm,

求物镜焦距、（按薄透镜考虑）光学筒长及显微镜的总倍率。

4.64mm、185.6mm>-600倍

4.要求分辨相距0.000375mm的两点，用4=0.00055〃〃〃的可见光斜照明。此显微

镜物镜的数值孔径NA为多少？若要求两点放大后的视角为2’,此显微镜的视觉

放大率等于多少？

0.7333386.7

5.假定用人眼直接观察敌人的坦克时，可以在/二TOO”的距离上看清坦克上的

编号，如果要求在距离2km处也能看清，问应使用多少倍望远镜。

5

6.利用某仪器观察2km远目标的体视测距误差为±1机，当观察4km远目标时，

则该仪器的体视测距误差为多少？

±4m

7.对正常人来说，观察前方1m远的物体，眼睛需调节多少视度。

1D（折光度）

8.某人戴着250“度”的近视眼镜，此人的远点距离等于多少？

-400mm

9.有一焦距为500mm,口径为50mm的放大镜,眼睛到它的距离为125mm,如

果物体经放大镜后所形成的像在无限远，眼睛在放大镜的焦点上。则放大镜的视

觉放大率为多少？线视场为多少？（线渐晕系数20.5）

r=52y=50mm

10.已知显微镜目镜「=15,物镜/=2.5,共物局L=18O〃"77,问显微镜总放大率

为多少？总焦距为多少？

-37.5-6.667mm

11.如欲辨别0.0005mm的微小物体，采用斜照明方式，求显微镜的放大率最少应

为多少？数值孔径NA取多少较为合适。

25003

12.一望远镜物镜焦距为1m,相对孔径1:12,测得出瞳直径为4mm,试求望远

镜的视放大率和目镜的焦距（成倒像）。

-20.8348mm

13.已知一个投影物镜的投影屏直径。为800mm,物象之间共视距离为3200mm,

其垂轴放大率/=-1（）0,采用物方远心光路，试求其像方视场角2。。

14.533°

14.有一照相物镜，其相对孔径？=',按理论分辨率计算应能分辨多少线对。

f2.8

5271/mm

15.35mm电影胶片的尺寸长x宽为22x16〃〃/,如果电影胶片到屏幕的距离为

50m,屏幕大小为6.6x4.8〃/,求应选用的放映物镜的焦距为多少。

f=165.558〃〃〃选用的放映物镜焦距应与计算值比较接近。

16.现有一个焦距为50mm,口径为50mm的放大镜，眼睛到放大镜的距离为

125mm,求放大镜成像在明视距离时的视觉放大率及50%渐晕时的线视场。

3.5"28.57mm

17.一个人近视程度是-2D,调节范围是8D,求：

1）其远点距离；

2）其近点距离；

3）佩戴100度近视镜，求该镜的焦距；

4）佩戴上该近视镜后，求看清的远点距离；

5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离；

l）-0.5m2）-0.Im3）-Im4）-1m5）-0.11m

18.一放大镜焦距/'=25〃"〃，通光口径。=18“〃，眼睛距放大镜为50mm,像距

离眼睛在明视距离250mm,渐晕系数K=50%,试求：1）视觉放大率2）线视

场3）物体的位置。

9倍10mm-22.2mm

19.有一生物显微镜，物镜数值孔径NA=0.5,物体大小2y=0.4mm,照明灯丝面

积为12根〃住12〃?加，灯丝到物面的距离100mm,采用临界照明，求聚光镜的焦距

和通光口径。

18.75mm25mm

20.为看清4km处相隔150mm的两个点（设1=0.003md）,若用开普勒望远镜

观察，贝IJ：

I）求开普勒望远镜的工作放大倍率多少；

2）若筒长L=100mm,求物镜和目镜的焦距；

3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离；

4）为满足工作放大率要求，求物镜的通光孔径；

5）视度调节在±50,求目镜的移动量；

6）若物方视场角2。=8°,求像方视场角；

7）渐晕系数K=50%,求目镜的通光孔径。

1）82）88.9mm,11.1mm3）12.5mm4）18.4mm5）±0.62〃w?6）58.4°

7）14mm

21.有一台35mm的电影放映机，采用碳弧灯做光源，要求银幕光照度为lOOlx,

放映机离开银幕的距离为50m,银幕宽7m（碳弧灯的亮度L=1.5x10"/〃/）。

求放映物镜的焦距、相对孔径和视场。

157mm0.33611.20

22.用电视摄像机监视天空中的目标，设目标的亮度为L=1.5xl08a〃〃?2,光学系

统透过率为0.6,摄像管靶面要求照度为201x,求摄影物镜应用的光圈数为多少。

8

23.设计一激光扩束器,其扩束比为10"筒长为220mm,试：

1）求两子系统的焦距力‘和人’；

2）若用两个薄透镜组成扩束器，求透镜的半径（设n=1.6,4=4=8）。

1）20mm、200mm2）=\2nvnyr4-

24.基线为Im的体视测距机，在4km处相对误差小于1%,问仪器的视觉放大率

应为多少。

2（）

25.珠宝商戴着焦距为25.4mm的放大镜观察一直径为5mm的宝石，求：

1）该放大镜角放大率的最大值；

2）宝石经放大镜后的大小；

3）在明视距离处用裸眼观察宝石，宝石视场角为多少；

4）人眼通过放大镜观察宝石时，宝石视场角为多少。

1）11.842）59.2mm3）0.286°4）13.5°

26.一显微镜物镜垂轴放大倍率4=-3x，数值孔径NA=O.l,共辗距L=18（）mm,

物镜框是孔径光阑，E镜焦距/=25/77/7/o

1）求显微镜的视觉放大倍率；

2）求出瞳直径及出瞳距；

3）当入射光波长；1-550〃〃〃时，求显微镜的分辨率；

4）求物镜的通光口径。

I）302）1.67mm,29.63mm3）O.OO3355mm4）9mm

27.照相物镜对空中目标亮度2008//〃/成像，采用光圈数为F=8,

1）其视场中心部分像面的照度为多少（设光学系统透过率为0.8）；

2）此时照相机的理论分辨率为多少；

3）如果曝光时间为0.5s,拍摄该目标的曝光量为多少。

1）19.6351X2）184.3751p3）9.8175

28.用于观察和测量的读数显微镜，其物镜和目镜放大倍率分别为3倍和10倍。

1）求显微镜的总放大率的大小，像为倒像还是正像？

2）满足物镜共辗距为160mm时,物镜的物距焦距为多少。

3）物镜数值孔径为0.1,求能分辨的最小物体尺寸（取工作波长为0.5

4）近视200度的人使用该仪器（不戴眼镜）时，目镜位置应怎样移动？

5）物镜框为孔径光阑时，人眼眼瞳应放在什么位置？

1）-3（）倒像2）30mm3）3.05j?4）应该使E镜向前（远离人眼的方向）移

动1.25mm5）人眼眼瞳应位于目镜后30.2mm处

29.100倍显微镜能分辨相距0.5〃帆的两发光点，工作波长为0.5〃〃，目镜焦距

为25mm。求目镜的放大率*物镜的放大倍率％以及数值孔径NA。

10-100.61

30.一显微镜的光学筒长为160mm,如果物镜焦距为20mm,目镜的视放大率为

12.5倍，求：

1）显微镜的总视放大率；

2）数值孔位为0.15时，该视放大率是否在适用范围内？

1）-1002）在适用范围内

31.一台100倍的生物显微镜,目镜放大率为10倍,物镜的共物距为1