应用光学试题及答案.doc

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页)2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号： 共 2 页 第 1 页专业年级_物理学2003_ 学号_ 姓名_ 考试日期（考生填写）_年_月_日 分数_ 一简答题（15分）（写在答卷纸上）1（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？2（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？ 3（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。二作图题（15分）(画在试卷上) 4（分）已知焦点F和F和节点J和J（见图2），求物方主点H和像方主点H 。5（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。zyxABCD图1JFFJ图2授课教师李 颖命题教师或命题负责人签 字李 颖院系负责人签 字年 月 日注：请命题人标明每道考题的考分值。中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸（附页）2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 课程号： 共 2 页 第 2 页三计算题（70分）6（10分）某被照明目标，其反射率为r=0.1，在该目标前15m距离处有一200W的照明灯，各向均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。求：（1）该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7（10分）显微镜目镜视角放大率为Ge=10，物镜垂轴放大率为b=-2，NA=0.1，物镜共轭距为180mm，物镜框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。8（15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:1.2，要求将10km处直径为的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆，问此系统的焦距应该为多少？口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英寸等于25.4毫米，探测器靶面长与宽之比为:3）9（10分）有一个薄透镜组，焦距为100mm，通过口径为20mm，利用它使无限远物体成像，像的直径为10mm，在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜（棱镜的玻璃折射率为1.5，透镜展开长度为L=3.414D，D为棱镜第一面上的通光口径），求棱镜的入射面和出射面的口径，通过棱镜后的像面位置。10（15分，A、B任选）A有一个焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm，人眼（指瞳孔）离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体，瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑，入瞳和出瞳的位置和大小，并求系统无渐晕时的线视场范围。B有一开普勒望远镜，视放大率G=8，物方视场角2w=8，出瞳直径为6mm，物镜和目镜之间的距离为180mm，假定孔径光阑与物镜框重合，系统无渐晕，求（1）物镜焦距，目镜焦距；（2）物镜口径和目镜口径；（3）出瞳距离。11（10分，要求用矩阵法求解）有一个正薄透镜焦距为8cm，位于另一个焦距为12cm的负薄透镜左边6cm处，假如物高3cm，位于正透镜左边的24cm处，求像的位置和大小。四附加题（10分）12谈谈你对应用光学课程教学和课程建设的设想和建议。中 国 海 洋 大 学 试 题 答 案 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 一简答题（15分）1（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？ 物理光学：研究光的本性，并根据光的本性来研究各种物理现象。 几何光学：研究光的传播规律和传播现象，几何光学中采用光线理论。2（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？ 场镜：和像平面重合或者和像平面很靠近的透镜，场镜只改变成像光束位置，不影响系统的光学性质。 作用：降低主光线在后面系统上的透射高度； 改变出瞳距离； 承担一定放大作用。3（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。 球差，彗差，像散，场曲，畸变二作图题（15分） JFFJ图2HH4（分）已知焦点F和F和节点J和J（见图2），求物方主点H和像方主点H 。zyxABCD图1zyxzyxzyxzyx5（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。备注： 不重复扣分三计算题（70分）6（10分）某被照明目标，其反射率为r=0.1，在该目标前15m距离处有一200W的照明灯，各向均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。求：（1）该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标视为全扩散表面时的光亮度。 （1）4分 E=2.12lx4分（2）2分7（10分）显微镜目镜视角放大率为Ge=10，物镜垂轴放大率为b=-2，NA=0.1，物镜共轭距为180mm，物镜框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。（1）总放大率： 总焦距5分（2）目镜焦距： ， ， 5分8（15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:1.2，要求将10km处直径为的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆，问此系统的焦距应该为多少？口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英寸等于25.4毫米，探测器靶面长与宽之比为:3）探测器靶面尺寸即像的直径为：0.525.40.6=7.62mm 放大率：5分 由高斯公式：得6分由 得 2分最大物方视场角：2分（备注：若忽略，）9（10分）有一个薄透镜组，焦距为100mm，通过口径为20mm，利用它使无限远物体成像，像的直径为10mm，在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜（棱镜的玻璃折射率为1.5，透镜展开长度为L=3.414D，D为棱镜第一面上的通光口径），求棱镜的入射面和出射面的口径，通过棱镜后的像面位置。棱镜第一面的通光口径为 五角棱镜展开以后的平行玻璃板厚度为4分平行平板的相当空气层的厚度为： 通过棱镜后像平面离开棱镜出射表面的距离为：4分棱镜出射表面的通过口径为：2分10（15分，A、B任选）A有一个焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm，人眼（指瞳孔）离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体，瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑，入瞳和出瞳的位置和大小，并求系统无渐晕时的线视场范围。（1）瞳孔通过放大镜所成的像AB由高斯公式， AB的高度为：5分放大镜在系统最前面所以瞳孔为孔径光阑，放大镜为渐晕光阑。入瞳即为AB，位于放大镜后100/3mm处，口径为20/3mm，出瞳即为瞳孔。5分（2）无渐晕的线视场范围如图示，M与B的连线恰好通过放大镜下边缘时，系统无渐晕由几何关系知 推出 OM=20mm5分所以系统无渐晕的线视场范围为40mmB有一开普勒望远镜，视放大率G=8，物方视场角2w=8，出瞳直径为6mm，物镜和目镜之间的距离为180mm，假定孔径光阑与物镜框重合，系统无渐晕，求（1）物镜焦距，目镜焦距；（2）物镜口径和目镜口径；（3）出瞳距离。（1）5分（2）出瞳直径D=6mm入瞳直径D=68=48mm目镜口径：5分（3）由高斯公式，得出瞳距离5分11（