应用光学习题.doc

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、简答题1、几何光学的基本定律及其内容是什么？2、理想光学系统的基点和基面有哪些？3、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?4、常见非正常眼有哪两种？如何校正常见非正常眼？5、光学系统极限分辨角为多大？采取什么途径可以提高极限分辨角？6、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？7、如何确定光学系统的视场光阑？ 8、成像光学系统有哪两种色差？试说明它们的成因？9、对目视光学仪器的共同要求是什么？10、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。11、什么是理想像和理想光学系统？12、理想光学系统有何特点？13、简述单平面镜的成像特性。14、双平面镜的成像特性。15、什么是光阑？15、光阑在光学系统中的作用及其分类。16、简述孔径光阑确定方法。17、简述视场光阑的确定方法。把孔径光阑以外的所有光孔通过其前面的光组成像，则在这些像中入射窗对入瞳中心的张角最小。可找出系统中哪一个光孔是视场光阑。入射窗限制着物空间的成像范围。把除孔径光阑外的所有光孔通过其后面的光组在整个系统 的像空间成时，出射窗对出射光瞳中心的张角为最小。出射窗限制了像方视场范围。入射窗和出射窗共轭。入射窗、视场光阑和出射窗在各自的空间对同一条一条主光线起限制作用，主光线和光轴间的夹角即表示整个光学系统的视场角。18、什么是光学系统的景深？能在像平面上获得清晰像并沿光轴方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？与近轴区成像比较必然在成像位置和像的大小方向面存在一定的差异，被称为像差20、单色光的几何像差有哪些？复色光的几何像差有哪些？单色光：球差，慧差，像散，场曲，畸变，复色光：位置色差（轴向色差），倍率色差（垂轴色差）21、什么是光学系统的球差？轴上像点的单色像差22、什么是光学系统的慧差？慧差是轴外物点发出宽光束通过光学系统后，并不会聚一点，对于主光线而是呈慧差状图形的一种失对称的像差23、什么是光学系统的像散？轴外物点用光束成像时形成两条相互垂直且相隔一定距离的短线像的一种非对称性像差24、什么是光学系统的色差？复色光成像时，由于不同色光面引起的像差二、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临界角是 30度 。2、入瞳孔径越大，则景深越 小 ；对准平面距离越远，则景深越 大 。3、会引起像模糊的单色像差有： 球差 ， 慧差 ， 像散 ， 场曲 ， 畸变 。4、两种远心光路分别是： 物方远心光路 ， 像方远心光路 。5、近视眼能看清楚的最远距离为0.5m，则应该佩戴 200 度的负透镜。6、某人戴250度的近视眼镜，此人的远点距离是 0.4 米，所戴眼镜是焦距为 0.4 米的 负 (填“正”或“负”)透镜。7、照相机中的可变光阑起的是孔径 光阑的作用，它限制的是 进入光学系统光的能量 ；而底片框起的是 视场 光阑的作用，它限制的是 物空间成像范围的大小 。8、几何光学三个基本定律是： 直线传播定律 ， 折射定律 ， 反射定律 。9、空间为物空间的范围为 未经光学系统变化光束所在的几何空间 ，像空间的范围为 经过光学系统变化后的光束所在的几何空间 ：10、以球面顶点O为原点，球心C在O点右侧，则曲率半径 r为 正 （正或负），球心C在O点左侧，则曲率半径 r为 负 （正或负）。11、近轴光区成像时，单个折射球面物像位置公式可表示为其中Q称为： 阿贝 不变量。其中J称为： 拉格朗日 不变量12、近轴光区成像时，垂轴放大率为 ，若0, 即 y 与 y 同号，表示成 正 立像。反之成 倒 立像。若0, 即 l 与 l 同号，表示物象在折射球面 同侧 （同侧或异侧），物像虚实 相反 （相反或相同）。反之l 与 l 异号，物像虚实 相同 （相同或相反）。若| 1, 则| y | | y |，成 放大 的像，反之 |y | 0, (f 0) ，光组是 汇聚（汇聚或发散）光组，愈大， 汇聚 （汇聚或发散）本领愈大，反之亦然。（2）若0, (f 0)，光组是 发散 （汇聚或发散）光组，绝对值愈大，光组是 （汇聚或发散）本领愈大，反之亦然。（3）若平行平板，f 为， 0，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，经光组后其出射光线必经过 像方 （像方或物方）节点，且方向 不变 （不变或改变）。20、眼睛有两类调节功能，分别为： 视度 和 瞳孔 调节。21、所谓近视眼就是其远点在眼睛前方 有限 （有限或无限）距离处，这是由于屈光 过度 （过度不足），像方焦点位于视网膜的 前面 （前面或后面）所致，因此，只有眼前 有限 （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 负 （ 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 增加 （增加或减小），这是由于屈光 不足 （过度不足），像方焦点位于视网膜的 后面 （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，需以 正 （正或负）透镜矫正。22、近视眼，将 远点 （远点或近点）矫正到无限远，远视眼，将 近点 （远点或近点）矫正到明视距离。23、凡 奇数 次镜面反射或 偶数 次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 左 手；凡 次镜面反射或 次镜面反射的像称为 像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为 手。24、单正透镜会产生 负 （负或正）值球差，也称为球差校正 负校正 （过校正或欠校正）；单负透镜会产生 正 （负或正）值球差，也称为球差校正过校正（过校正或欠校正）。25、望远镜分辨率以能分辨的 两物点 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 线对数N 表示；显微镜的分辨率以物平面上能分辨的两物体间的 最小 距离表示。三、作图题1、画出光组的焦点F和( n = n )。2、求虚物AB的像。AHHFFB3、画出虚线框内应放置何种棱镜。 zyxzyx4、求棱镜反射后像的坐标系方向、xyz屋脊棱镜5、求棱镜反射后像的坐标系方向。6、求实物A的像。5、求虚物A的像。6、求棱镜反射后像的坐标系方向。xyz7、画出虚线框内应放置何种棱镜。xyzxyz四、计算题1、如图，高15mm的物AB位于折射球面前150mm处，球面半径为30mm，物方为空气，像方介质折射率为1.5，求像的位置、大小、正倒和虚实。A2、一组合系统如图所示，薄正透镜的焦距为20mm，薄负透镜的焦距为mm，两单透镜之间的间隔为10mm，当一个物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统的垂轴放大率和像的位置。3、欲将一架-250倍的显微镜改装为望远镜，已知显微镜物镜的焦距为10mm，筒长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，通光孔径D1=25mm，人眼瞳孔D2=2mm，它位于放大镜后50mm处，物体位于放大镜前23mm处。试确定系统的孔径光阑和视场光阑，并求入瞳、出瞳及入窗、出窗的位置和大小。5、已知一个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、已知一透镜结构参数如下(单位是mm)：r1=10，n1=1.0，d1=5，r2=50，。高度y1=10 mm的物体位于透镜前l1=100mm处，求像的位置和大小。7、光源位于的透镜前40mm处，问屏放在何处能找到光源像？垂轴放大率等于多少？若光源及屏位置保持不变，问透镜移到什么位置时，能在屏上重新获得光源像，此时放大率等于多少？8、如图，有一薄凸透镜焦距100mm，其框直径D40mm，在它前面50mm处有一光孔，直径D1为30mm，若轴上物点A在透镜前方500mm处时，求系统的孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗？9、已知一光学系统由三个零件组成，透镜1其焦距 f1= - f