广东海洋大学应用光学2009-2010学年第二学期试题及其答案

1、GDOU-B-11-301广东海洋大学2009-2010学年第二学期应用光学课程考试题课程号:1910031考试A卷闭卷考查UB卷口开卷题号一二三四五六七八九十总分阅卷教师各题分数2020124440100实得分数、解释下列概念（每小题4分，共20分）全反射2.渐晕3.共腕物方远心光路5,光通量、填空题（每小题4分，共20）2.限制轴上物点孔径角大小的光学器件称,经后面光学系统所成的像为,其经前光学系统所成的像称01.如右图，两个倾斜放置的平面镜，一条光线平行于其中一镜面入射，在两镜面间经过4次反射后刚好沿原路返回。根据双平面镜的成像性质，可知两平面镜之间夹角为3 .费马原理是光线传播规律的一

2、种形式，它表明：实际光线沿着光程为路线传播，或者说，光沿光程为、的路径传播。、象散、4 .单色光成像会产生性质不同的五种像差，分别为球差,白光产生的色差有两种，即和倍率色差5 .对共轴理想光学系统来说，垂直于光轴的同一平面上的各部分具有的放大率；过光轴的任意截面成像性质都是的。三、用作图法对下列球面反射镜，正、负透镜组求物体AB（或物点A）的像AB'（或像点A）,光线从左向右。（每题4分，共12分）JAFHH五、设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系（4分）六、计算题（共40分）1 .有一生物显微镜，物镜焦距为15mm,目镜焦距为25mm,相距190mm,物镜框作为孔径光阑。当目镜成

3、像在明视距离处时，求：1）物体的位置；2）显微镜的视觉放大率；3）若用此显微镜进行显微摄影，底片平面距目镜500mm,此显微镜应相对物面移动的方向和距离。（15分）（蔡怀宇P80）2 .一开普勒望远镜物镜直径为125mm,焦距为850mm；目镜直径为15mm,焦距为25mm。计算（1）视放大率；（2）出瞳直径；（3）人眼应放在何处？（9分）（高文琦P?）姓名:3.一支功率为5mW的氮凝激光器，发光效率为152lm/W,发光面直径为1mm,发散角（光束半顶角）为1mrad,求：1）激光器发出的光通量；2）发光强度；3）激光器发光面的光亮度；4）激光器在5m远处屏幕上产生的光照度。（8分）（郁道银

4、P103）（胡玉禧P106）（应概P159）4.由两个密接的薄透镜组成一个光学系统，它们的焦距分别为f=100mm,f2'=50mm,设B=-1/10,求物像间距离。（8分）（胡玉禧P55）（应概P55）GDOU-B-11-301广东海洋大学2008-2009学年第二学期应用光学课考试题参考答案及评分标准（A）一、解释下列概念（每小题4分，共20分）1 .全反射一一指光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于临界角，将出现折射光线不再存在，入射光线全部反射的现象。（或：在一定条件下，入射到两种介质分界面上的光全部反射回原来的介质中，没有折射光产生的现象）2 .渐晕一一指由于光轴外物点发

5、出的光束被阻挡而使像面上光能量由中心向边缘逐渐减弱的现象。3 .共轲一一在理想光学系统中，任何一个的物点A发出光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相较于一点。这种物像之间对应的关系称之。4 .物方远心光路一一指光学系统的物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无限远处的光路。或：在光学系统中，孔径光阑与像方焦平面重合，入瞳位于无穷远的光路。5 .光通量一一表示可见光对人眼的视觉刺激程度的量。单位：流明（lm）二、填空题（每小题4分，共20分）1. 兀/8;2. 孑L径光阑入瞳出瞳;3. 极值极小极大常量4. 彗差场曲畸变位置色差;5. 相同相同三、用作图法对下列反射镜球面，正、负透镜组求

6、物体AB（或物点A）的像A'B'（或像点A'）,光线从左向右。（每图4分，共12分）四、反射棱镜的展开（任选1题，4分）五、设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系（4分）-19025-19025六、计算题（共40分）1.有一生物显微镜，物镜焦距为15mm,目镜焦距为25mm,相距190mm,物镜框作为孔径光阑。当目镜成像在明视距离处时，求：1）物体的位置；2）显微镜的视觉放大率；3）若用此显微镜进行显微摄影，底片平面距目镜500mm,此显微镜应相对物面移动的方向和距离。（15分）解：1）据题意作光路图如图所示。先求出瞳距lz':【2分】将lz=-190mm,f

7、e'=25mm代入高斯公式得475028.79(mm)165求物体经物镜所成的像到目镜距离12：【3分】由图中几何关系知l2'=-(250-28.79)=-221.21(mm)将l2'=221.21mm,fe'=25mm代入高斯公式得l2l2'fe'fe'2-221.212525221.215530.25246.21-22.46(mm)求物体位置11：【3分】由图中几何关系知11'=d12=190-22.46=167.54(mm)将11'=167.54mm,fo'=15mm代入高斯公式得11'fo'

8、_167.5415fo'-lj-15-167.542513.1152.54=-16.48(mm)2)求显微镜的视觉放大率：【2分】：|工'(2501一1z')V167.54(250128.79)0.179.85-100.1711fe'fe'-16.4825253)如图，此时，12'=500mm,由高斯公式得1212'fe'50025fe'-12'-25-50012500-475-26.32(mm)由几何关系知11'=d12=190-26.32=163.68(mm)1i'fo'163.6815

9、2455.2代入同斯公式得11=-=-16.51(mm)【3分】foT'15-163.68148.68故，此显微镜作为显彳勒成像观察时，11=16.48(mm)；作为显微摄影时，11=-16.51(mm)。比较两种情况的物距，可知，进行显微摄影时，需将显微系统整体相对物面向后移动11=0.03(mm)。【2分】2.（9分）一开普勒望远镜物镜直径为125mm,焦距为850mm；目镜直径为15.0mm,焦距为25mm。计算：（1）视放大率；（2）出瞳直径；（3）人眼应放在何处？解：1）求视放大率。对开普勒望远镜有r=_f物=_850=_34x【2分】f目252）求出瞳直径。DD125因为=

10、一，所以D'=3.676（mm）【3分】D'-343）人眼应放在出瞳处，这样接受的光线最多，像最亮。而将物镜（孔径光阑）对ff曰'目镜成像，这像就是出瞳。故利用高斯公式目+目=1得l目l目'-2525d35-=1=l目'=25：25.74（mm）-（85025）l目'34眼睛应放在目镜后25.74mm的地方（即出瞳处）。【4分】3.（8分）一支功率为5mW的氨速激光器，发光效率为Y=152lm/W,发光面直径为1mm,发散角（光束半顶角）为1mrad,求：1）激光器发出的光通量；2）发光强度;处屏幕上产生的光照度。解：1）根据题意有：'=

11、:'e=1525104=0.76lm3）激光器发光面的光亮度;4）激光器在5m远【2分】2）激光束的发散角很小时，发光强度:士_0.76：.二：20.76二0.0012=2.42105cd,一I2.421051123）光凫度：L=7=3.0810cd/mdSn二104/24）激光束在5m远处屏幕上产生的光照度：Icos二l2一一一52.4210523=9.6810lx【2分】【2分】【2分】4.(8分)由两个密接的薄透镜组成一个光学系统,它们的焦距分别为f1'=100mm,f2'=50mm,设3=-1/10,求物像间距离。解：由于两透镜密接，故d=0,所求L=-x一f+f'+x',或L=l'f'f'f,fc把透镜看成光组，则此为双光组组合问题。可由f'=_，-和f=，二计算组合后系统的焦AA距：一fiW10050100,、二fif2f'=-=-=(mm),f=二-100-503(法一，据牛顿公式计算)-x'f1110又P=-=一一=一一,所以x'=-f'=一(mm)f'x10103-100(-50)100.=(mm)【4分】-100-503x=10f=-幽(mm)3,二-,100010010