工程光学习题解答 第七章 典型光学系统

1、 工程光学习题解答-第七章-典型光学系统 作者： 日期： 2 工程光学习题解答 典型光学系统 第七章 D8D2? 一个人近视程度是，求：（屈光度），调节范围是1 1（）远点距离； （2）其近点距离； （3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距； （4）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。12R?)(1/m 解： lrml?0.5 r DA?8D?2A?R?PR? D108?P?R?A?2 11?1ml.?0 p10P1?Dmf1? ?f?DD?1RR? ?l?1m R?D?8AD?1RA?R?P ?D?R9?A?P? 1?m.11?0l? P9?mmf25?

2、mm50?18mmD，像距离眼，眼睛距放大镜为一放大镜焦距2，通光孔径%k?50250mm）3（视觉放大率；睛在明视距离2，渐晕系数为）线视场；（1，试求（） 物体的位置 eye 3 工程光学习题解答 ?mm?18Dmmf?25mml25050mmP?P? 已知：放大镜 放%K?50 l y 2 求：?D?P?1 解：?f?50250P250?1?1? ?2525ff9?10?1?2? D18放?18?tg0.%50K? 由 可得：?502P*2?180.tg?02tg.?0 ?tg9y?tgmmy?Dtg250?*0.02?5 Dmm2y?10 方法二：?mm?250*tg?tg45?0.1

3、8y ?mm?22.2l?mm200?l?mm?250f e?y200lX?9? l22.2y2y?10mm ?D?50?250?D?Pl?l200?Pmm 111111? ?fll?200l25l?22.22mm x?3?mm?L180.NA?01，物3一显微镜物镜的垂轴放大率为，共扼距，数值孔径?mmf?25 镜框是孔径光阑，目镜焦距。e 4 工程光学习题解答 1）求显微镜的视觉放大率。 （ ）求出射光瞳直径。2 （ 。 （3）求出射光瞳距离（镜目距）?m?055. ）斜入射照明时，求显微镜的分辨率。 （4 （5）求物镜的通光孔径。mm2?6y%?50k ，渐晕系数，求目镜的通光孔径。 （

4、6）射物高X?3?mm180.1L?NA?0 共轭距已知：显微物镜 物镜框为孔径光阑 ?mmf?25 e250250X10? ?25feX?30?*? e10500*.500NA?mm1D.?67? 30? 孔A? ?1? Z : 由物镜成象关系?l?mm?l?45?3? l?l?135mm?l180?l)?(?mm160)?ll?(?f eZ111? ?llfeZZ111?lmm.?2962 Z?25160lZ 5 工程光学习题解答 道威判断?m.55.5*0050.?m?75?2. 10.NA?l6229.Z?185.?0 目镜的 目160?lZ67.1mm02?9.D? 185.0?y2

5、?mm26y?3 y2?%50K?mm?2y18 时189?0?.tg36 ?25*f2e?l?2D*t Z 36.62*0.29?2* 2mm3321?. ?0.mm00055mm0.000725，斜入射照明，问：4欲分辨的微小物体，使用波长 （1） 显微镜的视觉放大率最小应多大？ （2） 数值孔径应取多少适合？ 视场光阑决定了物面大小，而物面又决定了照明 的大小 6 工程光学习题解答 5.NA?0mm4?0.2y，物体大小1.25.有一生物显微镜，物镜数值孔径，照明灯丝面积2mmmm 采用临界照明1.2,100,灯丝到物面的距离求聚光镜焦距和通光孔径。,2mm5.NA?04y2?0. 已知

6、 灯丝面积 1.21.2 100mm 临界照明灯丝到物面的距离?f: 和通光孔径. 求聚?l410.?聚 物 ? :解l231.?A u? ?100(?ll?)?u Bl? ?l l?75mm? ?l?25mm? 111?18.75mmf? 聚?flllNA?nsinu ?30?u5.sinu?0 ?28.3025*tg86mm*30l2D?*tg?2 7 工程光学习题解答?kmrad0.10003? ）的两个点（设6为看清4，若用开普勒望远镜观察，则：处相隔150mm （1）求开普勒望远镜的工作放大倍率； mmL?100 ）若筒长，求物镜和目镜的焦距； （2 3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳

7、距离； （ 4）为满足工作放大率的要求，求物镜的通光孔径； （D?5 ，求目镜的移动量；（屈光度）（5）视度调节在 ?82? ）若物方视场角求象方视场角； （6 %?50K ，求目镜的通光孔径。渐晕系数 (7)?mm?150?4000ml? 已知： mm1505?rad10.?75*?3 ）解： （mm4*1000*1000?0003.0068? 有效放大率 5?103.75*X24?16 工作放大率?mm?100ff)?L?(?oe?mm.89f?88?o ?fo?8?11.f11mm?e?f?e?l?100f?11.11l 求ZeZ111111?lmm?12.5 ?fll11.11100l

8、eZZZDD?2.3*8?18.4mm? 2.3R?5Dl?200mm 对于Rl?(11.11?) 1?12.5?200?212.l5? 代入公式 11111? ?flle2?201.39?123.4?0 整理得：11mm62.?0 1R?5Dl?200mm 对于R/?(200?12.5)l?18.75 8 工程光学习题解答111? ?ll目 11111? B?1111.llf187 emm.488l?10 Zmm.62011?10.488?11?. 20tg? ?tg?5594.4?tg0?8*tg ?44?258. 5?0.K ?mm5*0.5594?13.?D2*l*tg985?2*12

9、. Z目?82?mm25f?mmf?200,7.一开普勒望远镜,五经焦距目镜的焦距为物方视场角,e0mm?23.750K?%D: 试为了使目镜通光孔径渐晕系数在物镜后焦平面上放一场镜,; 求场镜焦距 (1)5.1n? 折射率求其球面的曲率半径。, (2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜, )h?l*tg11(? 物?m984?*?ftg4200*tg1 阑? ?f?l? ? lD5*.hZZ目?mml?1641. h11Z? ?fl 11e? ?lf1164.20 场 ?fmm.?914 场1?0110?. 211490. 9 工程光学习题解答?0?r? 11?011.?0 2?nnnn?1.9

10、0ll? 其中 ?llr?n11.5n? 代入求得： 11.51?1.5? 90.14?rr?45mm ?400fmmD?200mm，9一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦距通光孔径mm的圆，试问灯泡应安装在什么位置。 远直径为要求照明距离为53?400fm20mmmm直径光照明3 处 5 已知： l 求 解： 5 ?l?l?mm14357.l? 1001500111111? ?fll?357.14l400l?188.679mm 2m/2500cd，光学系统的透过滤用电视摄象机监视天空中的目标，设目标的光亮度为11.lx20 0.6为，摄象管靶面要求照度为，求摄影物镜应用多大的光圈。 解

11、： 10 工程光学习题解答?X?6?82?mmD5?mm ，无渐晕，14开普勒望远镜的筒长255， ）求物镜和目镜的焦距； （1 2 （）目镜的通光孔径和出瞳距；?mm?f75 ，求新的出瞳距和目镜的通光孔径；（3）在物镜焦面处放一场镜，其焦距为 D4? 4（）目镜的视度调节在，求目镜的移动量。（屈光度） 孔阑出 yx?1 ?f?物?8?f?200mm?物?f 解得?目?mm25f?目?225ff?目物 ?D?mm?408?D?D5?mm?)28（D?2?225tg.?6 物目2?f?h*tg?200?tg310.48mm i物h20?i?mm131.23x?xy 由三角形相似得 ?mm68.

12、77y?200?y?x? 有大三角形相似得：DD目目20202? ?fy?x.77?236825131.目D?28.58mm 目?25mmf225?P? 目111?28.125Pmm ?PfP目 11 工程光学习题解答77.?y?68l 场111?hi?fl?AAA11 ?75.77l6AA?mm889?827.l? Ah48.10i?01265870?.?tg? ?889827l.A?f?l?（?21.59mmD?2?）tg?2?(827.88925)?0.0126587 A目目111?l?120mm 物镜经场镜成像 1?75l2001mm25l?9554.145? 经目镜成像2111?l?

13、19?mmP.79 2?l9525Z ?f425?4emm.5?x?2 10001000mm?30fx?6?的开普勒望远镜，求组合后系统一透镜焦距，如在其前边放置一个15 ）的像方基点位置和焦距，并画出光路图。fhf?o1?6? ?hff(mm) ?180f 求得：解：, 3e2(mm) 210?180?30fl?f?(?)?3H (mm)30? l F 。基点位置如图所示。答：组合后的焦距是-180mm 12 工程光学习题解答 其光路图如下所示：物目镜 )(1 H(F)-2 o=30e3 H mm?20rmm50处，第二面镀位于第一球面前16已知，的双凸透镜，置于空气中。物A2mm5，如图所

14、示。若按薄透镜处理，求该透镜反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前 。（）的折射率n 解： BAA dl =501 =2 3 设：透镜的折射率为n rmm?l?50 折射成像在A处，将已知条件代入公式A 物点经1n?nnn?rll 得1n1n?2050?l- 1 13 工程光学习题解答rl?l?d?l，代入反射面公式 A经点。故将反射后，成像于B 2112111211?l10lrll- ，得： 12r点B点。根据光路的可逆性，将B视为物， B点再经折射成像在B 15?5)?l?(d ，代入折射公式，得：视为像，有31n?11?520l- 26.n?1 由式解得： 。答：透镜的折射率为1.1mm

15、5010，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平17已知物镜焦距为，相对孔径mmmm400300 面的距离为。，物镜最后一面到像平面的距离为 1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（mm2，求望远镜的视觉放大率；）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为（2 （） ）求目镜的焦距、放大率；（3 ）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（）（4 ）望远镜的分辨率；（5 （）如果视度调节为?5折光度，目镜应能移动的距离。（6 ）画出光路图。（7 解：根据题意，画出物镜的结构图如下： 2 1 d300 400=500f 14 工程光学习题解答h?1?f?tgu?2h?1?f1?tgu1?dtgu?hh?

16、211?h?2?tgu?1)250(mmf?mm?500f300mm?100d? 代入公式 和，得： (1)将1ff21?f?)(mmff?300?d?f? 代入牛顿公式，得：将2211D1?)500?50(mmD10f10 (2)，则：因50Dx?25?2D f500xo?25)mm?20?f(fe25(3) ， e250250x?5.?12e20f e 望远镜系统的结构如下图所示：(4物镜目孔径光 e=20d300 400 =500 111?lflmm200?mml.l?6667mm?100f?代入公式和，得：将 211111?fllmm20fmm?673863206766l?(.?)?.

17、代入公式将， 和e2l?21.09(mm) 得出瞳距：z140140?2.8D50 (5)22f5205?e?x?2(mm)10001000(6) (7)望远系统光路图如下： 15 工程光学习题解答物孔径光阑 目出瞳 (Fe)FH d ze=20o=500- 18.思考题 1、用一具已正常调节的望远镜，用来观察地面上的建筑物，怎样调节镜筒的长 度？ 答：一具已正常调节的望远镜是用来观察极远的问题的。对物镜而言，物距 接近无穷远，其像距就是物镜的焦距；而对于目镜而言，目镜的物距就是它的焦 距，目镜的像距为无穷远。所以此时筒长等于两透镜的焦距之和。当用它观察地 面上的建筑物时，此时物距从无穷远变为有限距离，像距也从焦点移向焦点的外 侧，所以必须拉长镜筒才能使物镜所成的像落在目镜的物方焦平面上。 摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？2fD/f?2。焦距影响成像的、相对孔径答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距和视场角 大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 3为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？孔径答：为了保证测量精度，