工程光学期末考试试题

测控专业一工程光学一期末考试试题

一、项选择题(每题2分，共20分)

1一平行细光束经一种球面镜后汇聚于镜前50mm处，则该球面镜的曲

率半径等于

A.—100mmB.—50mmC.50nmD.100mm

2.一种摄影物镜能辨别的最靠近的两直线在感

光底片上的距离为2um,则该摄影物镜的辨别

率为:

A.2um；B.0.5线/um；C.50

线/mm；D.500线/mm；

3.一种发光强度为I口勺点光源悬挂于桌面上方2米处，则桌面上的最

大光照度为

A.1/4B.1/2C.21D.41

4.对显微镜系统对的欧I描述是

A.显微镜系统的出射光瞳在目镜之前；B.对显微镜的单色像差

一般用C光(656.3nm)来校正；

C、显微镜的数值孔径与其物镜和目镜均有关；D.显微镜区I数值孔

径越大，景深越小；

5.焦距为100mm的凸薄透镜，其光焦度中为:

A.0.B.0.01mm；C.0.02mm-1；D.0.02mm；

6.如下有关光学系统成像日勺像差，对时的描述是

A.轴上物点成像也许存在日勺像差有球差和正弦差；

B.目视光学系统一般对F光(486.Inm)和C光(656.3nm)

消色差

C.畸变不仅使像日勺形状失真，并且影响成像的清晰

D.对单正透镜通过变化其设计参数可以完全校正球差

7.焦距为200nlm的透镜对一无穷远处物体成实像，则像距了等于：

A.8；B.C.200mm；D.-200mm；

8.一种高10mm的实物通过某光学系统成倒立实像，像高20mm,则成

像的垂轴放大率B为

A.B=_2XB.B=_1/2XC.B=1/2XD.B=2X

耳=2cos网xltf51—一t1

9.一种平面光波可以表达为365c上则该平面波所

在传播介质的折射率是：

A.0.65；B.1.5；C.1.54；D.1.65；

10.强度为I时自然光通过起偏器后，出射光是

A.强度为I的线偏振光；B.・强度为1/2的线偏振光；C.强

度为I日勺自然光；D.强度为1/2的自然光；

二.填空题(每题2分，共10分)

1.一束强度为I、振动方向沿铅垂方向日勺线偏振光通过一种检偏器后,

透过光的强度为1/2,则检偏器透光轴与铅垂方向日勺夹角为

（度）。

2.光垂直通过一块平板玻璃，已知玻璃的折射率为1.5,则透过光能

为入射光能的%。

3.为到达增反日勺目日勺，单层膜的折射率n与玻璃基板折射率n玻的关

系是。

4.调整迈克耳逊干涉仪，在视场中看到20环等倾亮条纹，此时移动

反射镜Ml,观测到亮条纹从中心冒出了10环，视场中还剩10环，设

光源日勺波长为600nm,则Ml移动的距离为。

5.已知双平面镜的夹角为10°,一平行细光束以30°角入射，经两

个平面镜反射后，出射光线与入射光线日勺夹角为。

三.简答题（每题6分，共30分）

1.有一束光，它也许是椭圆偏振光或部分线偏振光，试问用什么措施

可以鉴定？

2.为何在设计望远镜系统时要将孔径光阑置于物镜上？

3.怎样理解光的单色性与其相干性之间的关系？

4.光的全反射现象及其产生的条件是什么？试举出一种全反射的工程

应用实例。

5.简述成像系统辨别极限口勺瑞利判据口勺内容；据此判据，可采用什么

措施来提高望远镜口勺辨别率？

四.计算题（每题10分，共40分）

1.已知一台显微镜的物镜和目镜相距200mm,物镜焦距为7.0mm,目

镜焦距为5.0mm,若物镜和目镜都可当作是薄透镜，试计算：（1）假如

物镜把被观测物体成像于目镜前焦点附近，那么被观测物体到物镜日勺

距离是多少？物镜日勺垂轴放大率8是多少？（2）显微镜的视觉放大率

是多少？

2.已知摄影物镜的焦距/=16皿，被摄文献到物镜的距离为500mm,

试求摄影底片应放在离物镜多远的地方？若为拍摄的需要，在文献上

压一块厚度d=24mm、折射率n=L5的玻璃板，则摄影底片离物镜的距

离又是多少？

3.在杨氏双缝干涉试验中，已知光源的宽度b=2mm,光源的波长为

589.3nm,光源与双缝平面日勺距离R=2.5m问：（1）为了在屏幕上能观

测到条纹，双缝口勺间隔d不能不小于多少？（2）若在双缝之一S1后

放置一长度L=20mm的透明容器，往容器内注入待测折射率气体并使空

气逐渐排出，在这个过程中观测到干涉条纹移动了20条，则待测气体

折射率n为多少？计算时空气日勺折射率/

4.电欠量振动方向与入射面成20。的一束线偏振光从空气入射到玻

璃表面上，其入射角碰巧等于布儒斯特角，试求反射线偏振光和折射

偏振光口勺方位角为多少？设玻璃折射率为1.56。

一、选择题（每题2分，共20分）1-5：ADADA6-10：BC

ACB

二、填空题（每题2分，共10分）1.45°；2.92.2%；3.n

>nG；4.3000nm；5.10°；

三.简答题（每题6分，共30分）

1.答：将光通过入X波片，如为椭圆偏振光则变成线偏振光，再将光

通过检偏器，转动检偏器可以看到两个消光位置；（3分）而部分线偏

振光通过入/4波片后变成部分椭圆偏振光，该光通过检偏器后看不到

消光现象。（3分）

2.答：望远镜是目视系统，需要与人眼联用。根据光瞳衔接H勺原则，

望远镜的出瞳应与人眼的瞳孔衔接，故它因该位于望远目镜之后，一

般规定6mm以上日勺距离。（3分）计算表明，将孔径光阑置于物镜上可

以满足对出瞳日勺位置规定，并且望远镜日勺物镜、棱镜的尺寸最小。（3

分）

3.答:根据光日勺相干长度、相干时间与波长宽度的关系人血="/.（3

分），可知，光源的理色性越好，A2越小，则相干长度L和相干时间从

越长，其相干性也就越好。（3分）

4•答：光入射到两种介质分界面时，入射光被所有反射，没有折射光,

这就是全反射现象。（2分）

产生的条件：1光线从光密介质射向光疏介质；2入射角不小于临界角；

（3分）如光纤就是运用全反射实现光传播的。（1分）

5.答：瑞利判据：当一种物点通过成像系统的夫朗和费圆孔衍

射图样的中央极大与近旁一种物点的夫朗和费圆孔衍射图样的第一极

小重叠时，作为鉴定成像系统辨别率极限的判断措施。（3分）。据此，

望远系统的辨别率为1.22入/D,可以通过增大物镜的直径D、减小入

来提高辨别率。.（3分）

四.计算题（每题10分，共40分）

11

i.解：（1）根据高斯公式：厂厂7r（1分）

依题意：I'=200-5-0=16F/=7“E（1分），代入高斯公式即可计算

出物距：

J_1J_

函厂百，I=-73E（2分）

0I’195一

P--==-26.7

垂轴放大率为：I-73（2分）

（2）视觉放大率为物镜H勺垂轴放大率于目镜日勺视觉放大率之积，即：

（2）视觉放大率为物镜口勺垂轴放大率于目镜的视觉放大率之积，即：

r="算=（-267）—=-1335.6

f.5.0（4分）

11

2.解：计算基本公式：『一，』7（1）（1分）

将条件"5OOE/=1OOE代入式（1）得

（4分）

底片应放在距透镜125mm处。

压上玻璃板后，文献相对于透镜的距离将减小，减小值为：

A/=rf|l-AI=24x[l—?,|=8^

In）I旬（2分）

新W、J物距为："T50°-8）=T92E（1分）

111,.49200

ZI、m八，----------->Z=--------=125_51mm,

代入式（1）得：/-492100392（2分）

3.解（1）根据光源尺寸与空间相干性口勺关系：b=~d（2分）

因此双缝间距d为：

」=更=一也.o7E

b2（2分）

（2）依题意，光程差的变化为:△=（”一■）4（2分）

由于条纹移动了20条，对应光程差变化为：A=202（1分）因

202

此："一（1分）

待测气体折射率n等于：

20120x（5893x10^）…r/

n=——+:=——---------------+10001276=10008653八

L20（2分）

4.解：以布儒斯特角入射时，反射光为线偏振光，只有s分

量，故其偏振角为90°。（2分）

如下计算可求折射光的偏振角a2：

^=^=tan-1M=tan-lf—1=573'

入射角等于布儒斯特角，即：11）（1分）

折射角为：4=绅-%=327（1分）