长春理工应用光学考试答案.pdf

长 春 理 工 大 学 答 案 纸 A 卷 得分 一 回答下列问题 每小题一 回答下列问题 每小题 3 分 共分 共 30 分 分 1 一个同心弯月镜 球心为 C 在均匀介质 空气 中 其节点在何位置 其主平面在何位置 答 由节点定义 角放大倍率为 1 的对点 又主平面的垂轴放大倍率为 1 所以 如图所示 球心 C 点即为主点 又为节点 过 C 点垂直于光轴的面即为主平面 2 目镜的作用是形成实像还是虚像 是倒立像还是正立像 是放大像还是缩小像 答 目镜成放大正立的虚像 3 试述马吕斯定律 答 马吕斯定律 光线束在各向同性的均匀介质中传播时 始终保持着与波面的正交性 并且入射波面与出射波 面对应点之间的光程均为定值 4 为什么光楔有色散作用 当光楔顶角为 时 光楔对 F 光和 C 光的角色散公式 答 因为同一角度入射到光楔上的不同波长的单色光 不同波长的单色光有不同的折射率 所以将有不同的偏 向角 白光经棱镜后会分解为各种色光 产生色散 1 FF n 1 CC n 所以 CFCF nn 5 角放大倍率和视觉放大倍率的本质区别是什么 望远镜的角放大倍率和视觉放大倍率有何异同 答 视觉放大率为用仪器观察物体时视网膜上的像高 i y 与人眼直接观察物体时视网膜上的像高 e y 之比 即 e i y y 角放大倍率为 是物方视场角与像方视场角之比 望远系统 tg tg 6 当光学系统孔径增大时 球差变化否 慧差变化否 当时视场增大时 球差变化否 慧差变化否 答 孔径增大时 球差增大 彗差增大 视场增大时 球差不变 彗差增大 7 欲看到人体的全身像 平面反射镜尺寸至少多大 如何放置 镜中的像放大倍率为多少 为什么 答 欲看到人体全身像 平面反射镜应为人的高度一半 放置如图所示 图中 a b c d 镜长为 b c 人高为 a b c d 所以镜为人的一半 放在人前略高于人眼 平面镜成大小相等的虚像 所以1 编号编号 2005 2006 学年 第 1 学2005 2006 学年 第 1 学 期 期 审核责任人签字审核责任人签字 科目科目 应用光学应用光学 参考班级参考班级 光电工程系全体光电工程系全体 题号题号 一一 二二 三三 四四 五五 六六七七八八九九十十总分总分 命题教师命题教师 印数印数 得分得分 评阅人评阅人 王文生王文生 C H C H a b c d 眼 1 长 春 理 工 大 学 答 案 纸 A 卷 8 孔径光阑的作用是什么 一测量显微镜欲采用物方远心光路 孔径光阑应放何处 答 孔径光阑作用 限制轴上点进入光学系统成像光束的口径 孔径光阑应放在显微物镜的像方焦平面上 9 场镜的作用是什么 若把一场镜 凸平 放置于望远物镜的像面上 场镜的垂轴 放大倍率多大 场镜的初级球差 多大 答 场镜是用来降低主光线在后面系统的投射高度 场镜放在像面处 因为场镜 所以球差为 0 1 0 ll 10 一个人的眼睛的远点距为 500mm 需带多大度数眼镜 眼镜的焦距是多少 答 所以m mmlr50500 2002 1 D lr 度 需带 200 度的眼镜 焦距 mmlf r 500 得分 二 作图二 作图 每小题 5 分 共 20 分 1 为使刻卜勒望远镜形成正立的像你采用何种棱镜 画出带有该棱镜的刻卜勒望远镜的光路图 解 采用保罗棱镜 如图所示 分划板 2 欲使某光路偏转 90 度 且棱镜的位置误差不影响出射光束的方向 你将采用何 种棱镜 并画出该棱镜的光路图 解 3 画出出射光束的成像方向 解 Y x 2 长 春 理 工 大 学 答 案 纸 A 卷 4 画出虚物点 A 的像点 A 的位置 解 FFA F F A B B A 得分 三 计算题 三 计算题 共 50 分 1 一望远镜视放大倍率为 0 5 放置在照相物镜前 照相物镜的焦距为 200mm 1 画出 该装置简化的光学系统图 2 求组合系统的焦距 10 分 解 Q 050f 为伽利略型 又 所以光学系统图为 2150 F H u f h h e F 0 F 设入射高度为 h 则 h h h 2 f h f h usin 物 Q mm f f100 2 物 2 2 设计一显微物镜 要求 5 NA 0 15 物面到像面的共轭距离为 180mm 1 求显微物镜的物距 像距 焦距和物镜的通光孔径 2 若该物镜与一目镜组成一显微镜 目镜的焦距为 25mm 求该显微镜的视觉放大倍率 分辨率 对可见光谱的物体成 像 和景深 15 分 解 1 由 5 180 l l ll mml mml 150 30 又 11 1 fll f 25mm 又 NA nsinu 0 1 n 1 sinu 0 1 又 sinu l D 2 mmulD61 0302sin2 2 e 10 25 250 250 e f e 50105 96 00002 05551 61 6 61 0 nm NA 景深 2mm NA n 01 0 15 050 06250250 1 u l l 物像 3 长 春 理 工 大 学 答 案 纸 A 卷 3 望远物镜焦距 f 200mm 1 欲使该望远物镜的分辨率为 3 该物镜的相对孔径应多 大 2 如果该物镜与目镜组成一望远系统 目镜的焦距为 20mm 该望远镜的视觉放大倍 率多大 出瞳直径多大 出瞳距多大 15 分 解 1 由mmD D 7 46 3 014 3 014 234 0 200 7 46 f D 道威判断 mmD D 403 012 5 1 200 40 f D 2 10 20 200 e o f f Q望远系统的孔径光阑是物镜框 物镜框经目镜所成的像为出瞳 mmffl eo 22020200 由 e fll 111 即 20 1 220 11 l mml11 即为出瞳距 出瞳直径 D 为物镜经目镜所成的像 y 2 y y l l 即D l l y l l y 22 D mmy34 27 46 220 11 2 道威判断 D mmy240 220 11 2 4 一 ISO 100 的照相胶卷 正常的曝光量为 0 1 lxs 勒克斯 秒 用照相机白天拍摄动 态物体 若物体的亮度为 2000cd 选用 1 1000 秒的快门速度 问 1 为获得正确的曝光量 照相机的镜头光圈数应为多大 忽略相机的光能损失 提示 曝光量等于像面照度乘以曝光时间 2 此时照相机的分辨率为多少 10 分 解 1 100 1000 1 1