工程光学习题参考答案第七章-典型光学系统

1、工程光学习题解答*1第七章典型光学系统1.一个人近视程度是-2D(屈光度)，调节范围是8D，求:远点距离；(2)其近点距离；(3)配戴100度近视镜，求该镜的焦距；戴上该近视镜后，求看清的远点距离；戴上该近视镜后，求看清的近点距离。1解：R二=-2(1/m)rl=-0.5mrA=R-PA=8DR=-2D.P=R-A=-2-8=-10DR=RD=1DA=RPA=8DR=1D2.放大镜焦距f=25mm,通光孔径D=18mm,眼睛距放大镜为50mm,像距离眼睛在明视距离250mm,2)线视场；(3)物体的位置。渐晕系数为k=50%，试求(1)视觉放大率;求：r-2已知：放大镜D=18mm放P=50m

2、mPl=250mm解:25mmPDeye由K=50%可得:tg=2P=2*50也=0.18tgtg.tg=018=0.029=2.=D.y=Dtg=250*0.02=5mm.2y=10mm方法二：D=Pll=PD=50250=200mm3.显微镜物镜的垂轴放大率为P=3x，数值孔径NA=0.1，共扼距L=180mm，物镜框是孔径光阑，目镜焦距f=25mm。e1）求显微镜的视觉放大率。2）求出射光瞳直径。3）求出射光瞳距离（镜目距）。（4）斜入射照明时，九=0.55pm，求显微镜的分辨率。5）求物镜的通光孔径。（6）射物高2y=6mm，渐晕系数k=50%，求目镜的通光孔径。已知：显微物镜P=-3

3、XNA=0.1共轭距L=180mm物镜框为孔径光阑500NA型迎=1.67mm30由物镜成象孔关系:道威判断I目镜的2y=6mm|l29.620185-160Z2y=18mmP=H=3P=2y=3H*-K=50%时4欲分辨0.000725mm的微小物体，使用波长九=0.00055mm，斜入射照明，问:（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5.有一生物显微镜，物镜数值孔径NA=0.5，物体大小2y=0.4mm，照明灯丝面积1.2X1.2mm2，灯丝到物面的距离100mm,采用临界照明，求聚光镜焦距和通光孔径。已知NA=0.

4、52y=0.4灯丝面积灯丝到物面的距离100mm临界照明求：f聚和通光孔径.1.2X1.2mm2解:p=-04=-11.23(-1)+1=100工程光学习题解答_18.75mm1_1_1厂厂fsinu_0.5u_306.为看清4km处相隔150mm的两个点（设1_O.OOO3rad）,若用开普勒望远镜观察，则:（1）求开普勒望远镜的工作放大倍率；（2）若筒长L_100mm，求物镜和目镜的焦距；（3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离；（4）为满足工作放大率的要求，求物镜的通光孔径；（5）视度调节在土5D（屈光度），求目镜的移动量；（6）若物方视场角2_8求象方视场角；（7）渐晕系数K_50%，求

5、目镜的通光孔径。已知l_-4000mb_150mm解：150mm4*1000*1000mm_3.75*10-5(rad)有效放大率600.0003q1_8申3.75*10-5工作放大率r_1624xf+(f)_L_100mmoer_L_8fef_88.89mmof_11.11mme_-100fe_11.11lZl_-200mmRD_2.3*8_18.4mm对于R_+5Dl_200mmRl_12.5+200-A1_212.5-A】代入公式整理得：A12-201.39A1+123.4_0A_0.62mm11-1_丄亍-l_ffe7.一开普勒望远镜,五经焦距f0=200mm,目镜的焦距为f；=25m

6、m,物方视场角2o=8。,渐晕系数K=50%,为了使目镜通光孔径D=23.7mm，在物镜后焦平面上放一场镜，试：求场镜焦距;若该场镜是平面在前的平凸薄透镜，折射率n=1.5,求其球面的曲率半径。hz=1*tg(-11)孔阑代入求得：9.一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦距f=400mm，通光孔径D=200mm，要求照明距离为5m远直径为3m的圆，试问灯泡应安装在什么位置。求l解：已知：f=400mmD=200mm5m处3m直径光照明亮度为2500cd/m2,光学系统的透过滤为0.6,摄象管靶面要11用电视摄象机监视天空中的目标，设目标的光|求照度为201x，求摄影物镜应用多大的光圈。”

7、解：14.开普勒望远镜的筒长255mm，厂=-8X，2=6，D=5mm，无渐晕,求物镜和目镜的焦距；目镜的通光孔径和出瞳距；在物镜焦面处放一场镜，其焦距为f=75mm，求新的出瞳距和目镜的通光孔径;4)出瞳解得5mm目鏡的勺视度调节在土4D(屈光度)，求目镜的移动量。物目D物=rD=8x5=40mmD目=2x(225tgD+)=28.6mm2由三角形相似得：20h.=ixyx+y=200Jx=131.23mmy=68.77mm有大三角形相似得=-y=68.7715距，并画出光路图。）一透镜焦距广=30mm，如在其前边放置一个r=-6x的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦求得：f=-1

8、80(mm)解:亍=为亍=-6答：组合后的焦距是-180mm。基点位置如图所示。其光路图如下所示：已知，r2=20mmhi实像B位于第一球面前5解：16物镜的双凸透镜，置1F（mm，如图所示。目镜沿透镜，置于空气中。物卫位于第一球面前0脂頁处，第二面镀反射膜。该物镜所成物点A经ri折射成像-l=50A，经反射后已知夸静*d”fo，的折射率E3，=30l1h，H，.代入公式得-2-,=_12=B，3点。故将，代入反射面公式，得：B点再经折射成像在B点。根据光路的可逆性，将B视为物，B点视为像，有，代入折射公式，得：由式解得：答：透镜的折射率为1.6。17已知物镜焦距为，相对孔径，对无穷远物体成像

9、时，由物镜第一面到像平面的距离为，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；（2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为，求望远镜的视觉放大率；（）（3）求目镜的焦距、放大率；（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（）5)望远镜的分辨率；(如果视度调节为5折光度，目镜应能移动的距离。()7)画出光路图。f=_2将A=d-代入牛顿公式，得：f=_300(mm)D=丄因广1，则:D=50 x丄=5(mm)1r=-io-=-25(3)=525=2(mm)望远镜系统的结构如下图所示：将l1=-110孔径光阑mm和HF1mm11目镜l=-66.67mm1300；=20mm

10、代入公式f=500得出瞳距：lz=21.9(mm)将2I?=-(66.67+32)=-386.67mm4和f得：F1-fe=2g1l-1fJ,140=140=2,(5)D5Ax=注=3=2(mm)(6)11(7)望远系统光路图如下：1&思考题孔径光阑彳1察地面上的建筑物，怎镜，用来观d出瞳丄1、用一具已止常调节的望远度？答：一具已正常调节接近无穷远，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跣筒的长的望远镜是用来观察极远的问题的。对物镜而言0，物工程光学习题解答侧，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。2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？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距广、相对孔径D/广和视场角2。焦距影响成像的大小，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？答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调