光学系统设计(三)答案

光学系统设计（三）参考答案及评分标准一、单项选择题（本大题共20小题。每小题1分，共20分）题号1-56-1011-1516-20答案DCBACCAABDBBCDDACBBA二、填空题（本大题11小题。每空1分，共20分）21.-60mm、1.522.2倍23.24.使用弯月形厚透镜、系统中正负透镜分离、正负透镜分别选用较高和较低折射率的材料、将像面做成曲面补偿场曲评分标准：4个待选答案答出3个即可，每空大意正确得1分，共5分。25.平行平板、等于26.畸变、球差、位置色差27.028.-0.125、前、0.0937529.场曲30.理想球面波、出瞳31.倒数三、名词解释（本大题共5小题。每小题2分，共10分）32．齐明点：对于单个折射球面，当物距满足时，像距为，此时不产生球差值，称该对共轭点为不晕点或齐明点。评分标准：答对主要意思得2分。33．正弦差：正弦差是轴外小视场成像的宽光束的不对称性的量度，其表达公式为。评分标准：答对主要意思得2分。34．匹兹伐尔场曲：理想的平面物体所产生的理想像为有一定弯曲程度的曲面，称为匹兹伐尔像面，或匹兹万像面，该像面的场曲值称为匹兹伐尔场曲或匹兹万场曲。评分标准：主要意思正确得2分。35．离焦：为了获得最佳像面，将实际像面沿理想像面向前或向后移动一定距离的过程称为离焦。评分标准：主要意思正确得2分。36．余弦定律：光学系统对无限接近的两点成完善像的条件称为余弦条件，其表达公式为。评分标准：答对主要意思得2分。四、简答题（本大题共6小题。每小题5分，共30分）37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响？为什么？答：孔径光阑的直径对畸变没有影响，其位置对畸变有影响，因为畸变是主光线像差，而主光线仅与入瞳中心有关，与入瞳大小无关。评分标准：答出主要意思得5分。38．在系统中加入场镜，是否会对像的大小和方向产生影响？为什么？答：因为物点与像点重合在场镜平面，所以，像的大小和方向均不发生改变。像差方面除场曲和畸变外，其余像差为零。评分标准：结论正确得3分，原因解释大意正确得2分。39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差，为什么？答：在光学系统近轴区仍存在初级位置色差。因为即使在光学系统的近轴区，F光与C光的理想像点在光轴上并不重合，其差值称为初级位置色差。评分标准：结论正确得2分，原因解释大意正确得3分。40.什么是正弦条件和赫歇尔条件？它们有什么关系？说明了什么？答：正弦条件是垂轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为；而赫歇尔条件是沿轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为。它们的表达公式相互矛盾，说明不能够同时满足，即不存在一个光学系统能够对整个空间完善成像。评分标准：两个条件分别解释正确得各2分，结论大意正确得1分。41.当光学系统仅存在初级彗差时，其成像光束形状如何？有何特点？答：彗差形状类似于彗星状，故名彗差。当系统仅存在初级彗差时，有如下特点：（1）子午彗差是弧矢彗差的3倍，即；（2）彗差轮廓相切于两条夹角为60度的直线；（3）彗差顶点处能量较为集中，越往外能量越涣散。评分标准：答出形状得2分，3条特点每条1分。42.消像差谱线的选择有何原则？答：应对接收器最敏感的谱线消单色像差，对接收器能接受的波段范围两边缘附近的谱线校正色差。评分标准：消单色像差原则正确得2分，消色像差原则正确得3分。五、计算题（每题10分，共20分）43.一双胶合望远物镜，，，若只含初级球差和二级像差，边缘带球差为零0。707带三个面的球差分布系数分别为：123：0.0100104-0.03385270.0256263求：1）该物镜的初级球差有多大？2）若最大球差允许不大于6倍焦深，物镜的球差是否超差？3）物镜的二级光谱有多大？解：1）；；初级球差为；2）光学系统0.707带的球差为：初级球差为=，所以可求得=，6倍焦深=，，故未超差。3）二级光谱为：评分标准：第一问中公式正确得2分，结果正确得1分；第二问中球差公式正确得1分，焦深公式正确得1分，结果及最终结论正确各得1分；第三问公式正确得2分，结果正确得1分。44.在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜，其两半径相等，光阑与薄透镜重合，系统对无限远物体成像，试分析该光学系统的像差特性。答：1）对于弯月镜，光阑与薄透镜重合剩余、2）对于球面反射镜，本身无