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应用光学第二版胡玉禧课件第二章

应用光学习题解答

一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 30 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚

度为10 mm。 11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的是 保持系统的共轴性。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是提高数值孔径和减小波长。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度小。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中,sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2;10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、 12、 13、小 二、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间?

应用光学试题及答案

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页) 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号: 共 2 页 第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日 分数_________ 一.简答题(15分)(写在答卷纸上) 1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容? 2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)? 3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。 二.作图题(15分)(画在试卷上) 4.(5分)已知焦点F 和F ’和节点J 和J ’(见图2),求物方主点H 和像方主点H ’ 。 5.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。 J F ’ F J ’ 图2 z y x A B C D 图1

授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注:请命题人标明每道考题的考分值。 中国海洋大学命题专用纸(附页) 2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号:共 2 页第 2 页

三.计算题(70分) 6.(10分)某被照明目标,其反射率为ρ=,在该目标前15m距离处有一200W的照明灯,各向均匀发光,光视效能(发光效率)为30lm/W,被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求:(1)该照明灯的总光通量;(2)被照明目标处的光照度;(3)该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7.(10分)显微镜目镜视角放大率为Γe=10,物镜垂轴放大率为β=-2,NA=,物镜共轭距为180mm,物镜框为孔径光阑,求:(1)显微镜总放大率,总焦距。(2)求出瞳的位置和大小。8.(15分)一个空间探测系统(可视为薄透镜),其相对孔径为1:,要求将10km处直径为2m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上,物体所成像在探测器靶面上为内接圆,问此系统的焦距应该为多少?口径为多少?所对应的最大物方视场角是多少?(一英寸等于毫米,探测器靶面长与宽之比为4:3) 9.(10分)有一个薄透镜组,焦距为100mm,通过口径为20mm,利用它使无限远物体成像,像的直径为10mm,在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜(棱镜的玻璃折射率为,透镜展开长度为L=,D为棱镜第一面上的通光口径),求棱镜的入射面和出射面的口径,通过棱镜后的像面位置。 10.(15分,A、B任选) A.有一个焦距为50mm的放大镜,直径D=40mm,人眼(指瞳孔)离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体,瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑,入瞳和出瞳的位置和大小,并求系统无渐晕时的线视场范围。 B.有一开普勒望远镜,视放大率Γ=8,物方视场角2ω=8?,出瞳直径为6mm,物镜和目镜之间的距离为180mm,假定孔径光阑与物镜框重合,系统无渐晕,求(1)物镜焦距,目镜焦距;(2)物镜口径和目镜口径;(3)出瞳距离。 11.(10分,要求用矩阵法求解)有一个正薄透镜焦距为8cm,位于另一个焦距为-12cm的负薄透镜左边6cm处,假如物高3cm,位于正透镜左边的24cm处,求像的位置和大小。 四.附加题(10分) 12.谈谈你对《应用光学》课程教学和课程建设的设想和建议。

应用光学总复习与习题解答.

总复习 第一章几何光学的基本定律返回内容提要 有关光传播路径的定律是本章的主要问题。 折射定律(光学不变量)及其矢量形式 反射定律(是折射定律当时的特殊情况) 费马原理(极端光程定律),由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例 第二章球面与球面系统返回内容提要 球面系统仅对细小平面以细光束成完善像 基本公式: 阿贝不变量放大率及其关系: 拉氏不变量 反射球面的有关公式由可得。 第三章平面与平面系统返回内容提要

平面镜成镜像 夹角为α的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移 反射棱镜的展开,结构常数,棱镜转像系统 折射棱镜的最小偏角,光楔与双光楔 关键问题:坐标系判断,奇次反射成像像,偶次反射成一致像,并考虑屋脊的作用。第四章理想光学系统返回内容提要 主点、主平面,焦点、焦平面,节点、节平面的概念 高斯公式与牛顿公式: 当时化为,并有三种放大率 ,, 拉氏不变量 ,,

厚透镜:看成两光组组合。 ++组合:间隔小时为正光焦度,增大后可变成望远镜,间隔更大时为负光焦度。 --组合:总是负光焦度 +-组合:可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统,其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜,间隔更大时为正光焦度。 第五章光学系统中的光束限制返回内容提要 本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。 孔阑,入瞳,出瞳;视阑,入窗,出窗;孔径角、视场角及其作用 拦光,渐晕,渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑,一个拦下光线,一个拦上光线 对准平面,景像平面,远景平面,近景平面,景深 物方(像方)远心光路——物方(像方)主光线平行于光轴 第六章光能及其计算返回内容提要 本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。 辐射能通量,光通量,光谱光视效率,发光效率 发光强度,光照度,光出射度,光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化,经光学系统的光能损失 , 通过光学系统的光通量,像面照度 总之,

应用光学习题及答案

武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称应用光学专业班级0501~03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题(每题 1 分,共 5 分) 1.发生全反射现象的必要前提是: A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2.周视照相机可以拍摄大视场景物,其利用的: A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3.在望远镜的视度调节中,为适应近视人群,应采取的是: A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜 4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用是: A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5.光学系统中场镜的作用是: A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题(每题 2 分,共 10 分) 1.显微镜中的光学筒长指的是()2.光学系统中像方顶截距是()3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是()4.望远系统中物镜的相对孔径是()

5.棱镜的转动定理是() 三、简答题(共 20 分) 1.什么叫孔径光阑它和入瞳和出瞳的关系是什么(4 分) 2.什么叫视场光阑它和入窗和出窗的关系是什么(4 分) 3.几何像差主要包括哪几种(4 分) 4. 什么叫远心光路其光路特点是什么(4 分)

四、分析作图题(共 25 分) 1.已知正光组的F 和F’,求轴上点 A 的像,要求用五种方法。(8 分) 2. 已知透镜的焦距公式为f ' nr1,l ' H f ' n 1d , l H f ' n 1d , r d nr nr ) ( n 1) r 2 r 分析双凹透镜的基点位置,并画出 FFL、BFL 和 EFL 的位置。(9 分) 3.判断下列系统的成像方向,并画出光路走向(8 分) (a)(b) 五、计算题(共 35 分) 1.由已知f150mm,f2150mm的两个薄透镜组成的光学系统,对一实物成一放大 4 倍的实像,并 且第一透镜的放大率12,试求:1.两透镜的间隔;2.物像之间的距离;3.保持物面位置不变,移动 第一透镜至何处时,仍能在原像面位置得到物体的清晰像与此相应的垂铀放大率为多大(15 分)

应用光学习题

应用光学习题. 第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时: 4 学时 ) ?讨论题:几何光学和物理光学有什么区别它们研究什么内容 ?思考题:汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面,而不做成平面 ?一束光由玻璃( n= )进入水( n= ),若以45 ° 角入射,试求折射角。 ?证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线永远平行。 ?为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ,孔宽为 120mm ,在孔内部安装一块折射率为 n= 的玻璃,厚度与装甲厚度相同,问在允许观察者眼睛左右移动的条件下,能看到外界多大的角度范围 ?一个等边三角棱镜,若入射光线和出射光线对棱镜对称,出射光线对入射光线的偏转角为40 °,求该棱镜材料的折射率。 ?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜,同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用?共轴理想光学系统具有哪些成像性质 第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时: 10 学时,实验学时: 2 学时 ) ?讨论题:对于一个共轴理想光学系统,如果物平面倾斜于光轴,问其像的几何形状是否与物相似为什么 ?思考题:符合规则有什么用处为什么应用光学要定义符合规则 ?有一放映机,使用一个凹面反光镜进行聚光照明,光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为 10mm ,投影物高为 40mm ,要求光源像高等于物高,反光镜离投影物平面距离为 600mm ,求该反光镜的曲率半径等于多少 ?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外,球心和焦点之间,焦点和球面顶点之间三个不同的位置。 ?试用作图法对位于空气中的正透镜()分别对下列物距: 求像平面位置。

应用光学习题解答13年教学提纲

应用光学习题解答13 年

收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质 的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光 束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的 是。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中, sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2; 10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、保持系统的共轴性 12、提高数值孔径和减小波长 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

《应用光学》第一章例题

第一章例题 1.P20习题1(部分):已知真空中的光速c=3í108m/s,求光在火石玻璃(n=1.65)和加拿大树胶(n=1.526)中的光速。 解:根据折射率与光速的关系 v c n = 可求得 火石玻璃 )/(10818.165 .11038 8 11s m n c v ?=?== 加拿大树胶 )/(10966.1526 .110388 22s m n c v ?=?== 3.P20习题5, 解:设水中一点A 发出的光线射到水面。 若入射角为I 0(sinI 0=n 空/ n 水 ),则光线沿水面掠射;据光路可逆性,即与水面趋于平行的光线在水面折射进入水中一点A ,其折射角为I 0(临界角)。 故以水中一点A 为锥顶,半顶角为I 0 的 圆锥范围内,水面上的光线可以射到A 点(入射角不同)。因此,游泳者向上仰 望,不能感觉整个水面都是明亮的,而只 能看到一个明亮的圆,圆的大小与游泳者 所在处水深有关,如图示。满足水与空 气分界面的临界角为 75.033 .11 sin 0== I 即 '36480?=I , 若水深为H ,则明亮圆的半径 R = H tgI 0 4. ( P20习题7 ) 解:依题意作图如图按等光程条件有: ''''1OA n O G n MA n GM n ?+?=?+? 即 .1)100(5.112 2 1+=+-?++O G y x x O G

所以 x y x -=+-?150)100(5.122 两边平方得 222)150(])100[(25.2x y x -=+- 2223002250025.245022500x x y x x +-=++- 025.225.115022=++-y x x 0120101822=-+x x y ——此即所求分界面的表达式。 第二章例题 1.(P53习题1)一玻璃棒(n =1.5),长500mm ,两端面为半球面,半径分别为50mm 和100mm ,一箭头高1mm ,垂直位于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上,如图所示。试求: 1)箭头经玻璃棒成像后的像距为多少? 2)整个玻璃棒的垂轴放大率为多少? 解:依题意作图如图示。 分析:已知玻璃棒的结构 参数:两端面的半径、间 隔和玻璃棒材料的折射率 n ,以及物体的位置和大小, 求经玻璃棒之后所成像的位置和大小。解决这一问题可以采用近轴光学基本公式(2.13)和(2.15),即单个球面物像位置关系式和物像大小关系式,逐面进行计算。 1)首先计算物体(箭头)经第一球面所成像的位置: 据公式(2.13)有 1111111'''r n n l n l n -=- , 将数据代入得 50 1 5.12001'5.11-=--l 解得 )(300 '1mm l =; 以第一球面所成的像作为第二球面的物,根据转面公式(2.5)可求出第二面物距 )(200500300'12mm d l l -=-=-= 对第二球面应用公式(2.13)得 2222222'''r n n l n l n -=- 即 100 5 .112005.1'12--=--l

应用光学习题及答案

应用光学习题及答案 武汉理工大学考试试题纸(A卷) 课程名称应用光学专业班级0501~03 题号一二三四五六七八九十总分 题分 备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题 一、选择题(每题1分,共5分) 1.发生全反射现象的必要前提就是: A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播 C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生 2.周视照相机可以拍摄大视场景物,其利用的: A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确 3.在望远镜的视度调节中,为适应近视人群,应采取的就是: A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜与目镜 4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用就是: A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确 5.光学系统中场镜的作用就是: A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确 二、填空题(每题2分,共10分) 1.显微镜中的光学筒长指的就是() 2.光学系统中像方顶截距就是() 3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则就是() 4.望远系统中物镜的相对孔径就是() 5.棱镜的转动定理就是() 三、简答题(共20分) 1.什么叫孔径光阑?它与入瞳与出瞳的关系就是什么?(4 分) 2.什么叫视场光阑?它与入窗与出窗的关系就是什么?(4 分) 3.几何像差主要包括哪几种?(4 分) 4、什么叫远心光路?其光路特点就是什么?(4 分)

应用光学习题及答案 四、分析作图题(共25分) 1、已知正光组的F与F’,求轴上点A的像,要求用五种方法。(8分) 2 、已知透镜的焦距公式为f '= nr1 , l 'H= -f ' n -1 d , l H = - f ' n -1 d , ? r d ? nr nr ( n -1 ) ? n( 1 - ) + ( n -1) ? ? r2 r 2 ? 分析双凹透镜的基点位置,并画出FFL、BFL与EFL的位置。(9分) 3 、判断下列系统的成像方向,并画出光路走向(8分) (a)(b) 五、计算题(共35分) 1.由已知f1'=50mm,f2' = -150mm的两个薄透镜组成的光学系统,对一实物成一放大 4 倍的实像,并 且第一透镜的放大率β1= -2? ,试求:1、两透镜的间隔;2、物像之间的距离;3、保持物面位置不变,移动第一透镜至何处时,仍能在原像面位置得到物体的清晰像?与此相应的垂铀放大率为多大?(15分) 2.已知一光学系统由三个零件组成,透镜1: f1'= -f1=100 ,口径D1=40 ;透镜2: f2' = -f2=120 ,口径D2 =30 ,它与透镜1之间的距离为d1=20 ;光阑3口径为20mm,它与透镜2之间的距离d2=30。物点A 的位置L1= -200 ,试确定该光组中,哪一个光孔就是孔径光阑,哪一个就是视场光阑?(20分)

王文生——应用光学习题集答案

第一章 1、游泳者在水中向上仰望,能否感觉整个水面都是明亮的?(不能,只能感觉到一个明亮的圆,圆的大小与游泳都所在的水深有关,设水深H,则明亮圆半 径R Htglc) 2、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼,这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射现象? 答:是。 3、一束在空气中波长为589.3nm的钠黄光从空气射入水中时,它的波长 将变为多少?在水中观察这束光时其颜色会改变吗? 答:n —;,' 442nm 不变 4、一高度为1.7m的人立于路灯边(设灯为点光源)1.5m远处,路灯高度为 答:设影子长x,有: x 17 ??? x=0.773m x 1.5 5 5、为什么金钢石比磨成相同形状的玻璃仿制品显得更加光彩夺目? 答:由于金钢石折射率大,所以其临界角小,入射到其中的光线大部分都能产生全反射。 6为什么日出或日落时太阳看起来稍微有些发扁?(300例P1) 答:日出或日落时,太阳位于地平线附近,来自太阳顶部、中部和底部的光线射向地球大气层的入射角依次增大(如图)。同时,大气层密度不均匀,折射率水接近地面而逐渐增大。 当光线穿过大气层射向地面时,由于n逐渐增大,使其折射角逐渐减小,光线的传播路径就发生了弯曲。我们沿着光线去看,看到的发光点位置会比其实际位置高。另一方面,折射光线的弯曲程度还与入射角有关。入射角越大的光线,弯曲越厉害,视觉位置就被抬得越高,因为从太阳上部到下部发出的光线,入射角依次增大,下部的视觉位置就依次比上部抬高的更多。

第二章 1、如图2-65所示,请采用作图法求解物体AB的像,设物像位于同一种介质空间。 图2-65 2、如图2-66所示,MM '为一薄透镜的光轴,B为物点,B'为像点,试采用作 图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。

应用光学第二章例题

第二章 例 题 例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ,r 2=∞,d=300mm ,n=1.5,当物体在-∞时候, 1)求高斯像面的位置; 2)在平面上刻十字,问其共轭像在什么位置; 3)当入射高度为h=10mm ,问光线的像方截距是多少?和高斯像面相比相差多少?说明什么问题? 解: 1)根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。 将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式 '''n n n n l l r --= ,可以求得1'300l mm =。又由题意d=300mm ,发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。 2)由光路可逆原理知道,若在平面上刻十字,其共轭像应在物方 -∞处。 3)当入射高度为h=10mm 时,光路如下图所示:

此时利用物在无限远时,L =?∞时, 公式sin sin 'sin ' ''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ?=?? ?=???=+-? ?=+?? 中的第一和第四式求解得: ※ 光线经过第一面折射时,11110 sin 0.1100 h I r = ==,所以1 5.739o I =。又11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5 n I I n = =?=,所以1'a r c s i n 0.066673.822o I ==, 1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=, 1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ??? ?=?+=?+= ? ????? 。 ※ 光线再经过第二个面折射,21'0.626L L d mm =-=-,21' 1.9172o I U -==,则2 222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018' o n I I n = =-=-,2' 2.87647o I =-。 2222'' 1.9172 1.9172 2.87647 2.87647o o o o U U I I =+-=-+=。 由三角关系知道:21tan '0.626tan1.91720.02095o x L U mm ==-=-, 20.02095 '0.4169tan 2.87647 o L mm =- =-。即此时像与高斯像面的距离为-0.4169mm 。 说明:正透镜,负球差! 例题2 一个玻璃棒(n=1.5)长500mm ,两端为半球面,半径分别是50mm 和-100mm ,物体高1mm ,垂直于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上,试求:

应用光学期末复习题辩析

一学生带500度近视镜,则该近视镜的焦距为_________________, 该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。 10.在通常所说的七种像差中,沿轴方向度量的有__ _ 、__ 、__和__ __。 11.在七种初级像差中,宽光束像差有几种? _______。 12.在带分划板的开普勒望远镜中,是孔径光阑,是视场光阑,若存在渐晕,则是渐晕光阑。13.唯一没有像差的光学零件为()。 14、当保持入射光线的方向不变,而使平面镜转150角,则反射光线将转动( 300)角。 15. 一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处,则该球面镜的曲率半径等于()。 2.理想光学系统中,无限远轴上物点与()是一对共轭点,而无限远轴上像点的共轭点是()。3.光线经过夹角为 的双平面镜反射后,出射线与入射线的夹角为()。 4.光学系统的几何像差可分为()种,其中()种为单色像差,()种为色差。()是轴上点唯一的单色像差,而()是主光线像差,只使像产生失真,并不影响像的清晰度。 5.角放大率、轴向放大率和垂轴放大率三者之间的关系为拉赫不变牛顿公式以为坐标原点。6.转像系统分__ _和_____两大类,其作用是:_ 1、偶数个平面反射镜成 ( ),奇数个平面反射镜则成 ( )。单个平面镜绕着和入射面垂直的轴转动α角,反射光线和入射光线之间的夹角将改变 ( )。 2、物方节点与()共轭,像方焦点与()共轭,物方焦点与()共轭。 3、单个折射球面的主点位在();反射球面的焦点位于()。 4、光学系统的孔径光阑限制(),视场光阑限制()。在物方远心光路中,孔径光阑位于()。 5、共轴系统中()放大率等于1的一对共轭面叫主平面,()放大率等于1的一定共轭面叫节平面,在()的情况下,主平面与节平面重合。 6、轴上像点的像差有()和()。 8.在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中,对轴上点成像产生圆形弥散斑的有a. 1 种 b. 2 种 c. 3 种 d. 以上都不对 9 以下几种初级像差中,当视场很小时就要考虑的是a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 7.几何光学所用到的参量有符号规定,下列符号规定中错误的是:() (A)沿轴线段,与光线传播方向相同为正。(B)光线与光轴的夹角,顺时针为正。 (C)垂轴线段,在光轴以下为负。(D)相邻两折射面间隔,逆光线方向为负。 1、负透镜对()a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像8.阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数,对于该参数,正确的是:() (A)阿贝常数越小,色散越低。(B)阿贝常数越大,色散越低。 (C)阿贝常数越小,热膨胀越低。(D)阿贝常数越大,热膨胀越低。 9.在实际设计光学系统时,常使用初级球差与高级球差相互补的方法,将边缘带(h=h m)的球差校正到零,这时,球差极大值对应的入射高度为:() (A)h=0.3h m(B)h=0.5h m(C)h=0.707h m(D)h=0.85h m 10.对一个给定的理想光学系统,系统的轴向放大率() (A)是一个常数,与物的位置无关。(B)不是常数,与物的尺寸有关。 (C)不是常数,但仅与是否成实像关。(D)不是常数,与物的位置有关。 11.对于理想光学系统,可以用牛顿公式或高斯公式计算成像位置,其中:()(A)牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统主点和焦点来确定。

应用光学复习题

1、 一束光由玻璃(n=1.5)进入水(n=1.33),若以45°角入射,试求折射角。(52.6°) 2、 一薄透镜焦距为200mm ,一物体位于透镜前300nm ,求像的位置和垂轴放大率。 (`600,2l m m β==-) 3、 一组合系统由薄正透镜(前)和薄负透镜(后)组成,1`20f mm =,2`20f m m =-, 两透镜之间的距离10d mm =,当一物体位于正透镜前方100mm 处,求组合系统的垂轴放大率和像的位置。(可用两种方法解)。(2`60,1l mm β==-) 4、 一双凸薄透镜的两表面半径分别为1250,50r mm r mm ==-,求该透镜位于空气中和浸 入水(0 1.33n =)中的焦距分别为多少?(透镜材料折射率n=1.5) (`50f mm =空,`195.6f m m =水) 5、 符号规则标注 6、 作图求物像:掌握第二章作业里作图题 7、 棱镜成像方向的判断。 8、 一凹球面反射镜浸没在水中,物在镜前300mm ,像在像前90mm ,求球面反射镜的曲率 半径和焦距。(138.46,`69.23r m m f f m m =-==-) 9、 有一正薄透镜对某一物体成实像时,像高为物高的一半;若将物体向透镜移近100mm 时,则所得的实像与物大小相同,求透镜的焦距。(`100f m m =) 10、 已知显微镜的视放大率为-300,目镜的焦距为20mm ,求显微镜物镜的倍率。假定 人眼的视角分辨率为60``,问使用该显微镜观察时,能分辨的两物点的最小距离等于多少?(24,0.00024m m βσ=-=) 11、 用两个焦距都是50mm 的正透镜组成一个10倍的显微镜,问目镜的倍率,物镜的 倍率以及物镜和目镜之间的间隔为多少? 12、 有一焦距为150mm 的望远物镜,其口径为10mm ,像的直径为20mm 。在物镜后 方80mm 处放置一直角棱镜(n1.5),假如系统没有渐晕,求棱镜入射表面的通光口径及像平面离开棱镜出射表面的距离。(D=29.33,l`=50.44mm ) 13、 6倍双目望远镜系统中,物镜焦距为108mm ,物镜口径为30mm ,目镜口径为20mm , 如果系统中没有视场光阑,问该望远镜最大极限视场角等于多少?渐晕系数K D =0.5时的视场角等于多少?(m ax 0.5211.33,29.08ωω== ) (理解) 14、 7倍望远系统,视场28ω= ,目镜焦距为25mm ,出瞳直径为5mm ,假定无渐晕,求孔径光阑、入瞳、出瞳位置,物镜和目镜的口径,视场光阑口径/位置。 (理解) (D 视阑=24.5,`28.58z l mm =,D 物镜=35mm ) 图见下图。

物理光学与应用光学习题解第二章

第二章 习题 2-1. 如图所示,两相干平行光夹角为α,在垂直于角平分线的方位上放置一观察屏,试证明屏上的干涉亮条纹间的宽度为: 2 sin 2α λ = l 。 2-2. 如图所示,两相干平面光波的传播方向与干涉场法线的 夹角分别为0θ和R θ,试求干涉场上的干涉条纹间距。 2-3. 在杨氏实验装置中,两小孔的间距为0.5mm ,光屏离小孔的距离为50cm 。当以折射率为1.60的透明薄片贴住小孔S2时,发现屏上的条纹移动了1cm ,试确定该薄片的厚度。 2-4. 在双缝实验中,缝间距为0.45mm ,观察屏离缝115cm ,现用读数显微镜测得10个条纹(准确地说是11个亮纹或暗纹)之间的距离为15mm ,试求所用波长。用白光实验时,干涉条纹有什么变化? 2-5. 一波长为0.55m μ的绿光入射到间距为0.2mm 的双缝上,求离双缝2m 远处的观察屏上干涉条纹的间距。若双缝距离增加到2mm ,条纹间距又是多少? 2-6. 波长为0.40m μ~0.76m μ的可见光正入射在一块厚度为1.2×10-6 m 、折射率为1.5的薄玻璃片上,试问从玻璃片反射的光中哪些波长的光最强? 2-7. 题图绘出了测量铝箔厚度D 的干涉装置结构。两块薄玻璃板尺寸为75mm ×25mm 。在钠黄光(λ= 0.5893m μ)照明下,从劈尖开始数出60个条纹(准确地说是从劈尖开始数出61个明条纹或暗条纹),相应的距离是30 mm ,试求铝箔的厚度D = ?若改用绿光照明,从劈尖开始数出100个条纹,其间距离为46.6 mm ,试求这绿光的波长。 2-8. 如图所示的尖劈形薄膜,右端厚度h 为0.005cm ,折射率n = 1.5,波长为0.707m μ的光以30°角入射到上表 2-1题用图 2-2题用图 2-7题用图 2-8题用图

《应用光学》第二版胡玉禧第二章作业参考题解

《应用光学》第二版胡玉禧第二章作业参考题解 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

第二章作业参考题解 1. P.53习题2-2; 解:依题意作图如图。mm r 50=,n=1.5 ,n '=1 1)对球心处气泡,mm l 50'=,据r n n l n l n -=-''' 将数值代入解得 mm l 50=; 2)对球心与前表面间的一半处气泡,mm l 25'=, 据r n n l n l n -=-''',将数值代入得 505 .115.1251-= -l ,解得:mm l 30= 2. P.54习题2-6(c),(d),(f ); 3. 用作图法求下列各图中物体AB 的像A ′B ′ 4. P.54习题2-7 l 1 l 2 r A H H ′ F ′ (c A ′ F F H H ′ (d F ′ A A ′ F 1 (f F 2′ A A ′ F 1′F 2 B F A H H ′ F ′ (a A ′ B ′ A B H H ′ (b F F ′ A B F A B H H ′ F ′ A B A B H ′ H F F ′ A B

5. P.55习题2-10 解: 据题意有2111-=- =x f β (1) 12 2-=-=x f β (2) 10012+=x x (3) 联立(1)(2)(3)式解得 )(100mm f -=; 或据 ' ' f x - =β 和题目条件可以解得 )(100'mm f = (说明:本题也可以用高斯公式求解) 6. P.55习题2-13 解:由于两透镜密接,故d = 0 , 所求 ''x f f x L ++--= ,或 'l l L +-= 把透镜看成光组,则此为双光组组合问题。可由? -=' ''21f f f 和?=21f f f 计算 组合后系统的焦距: )(31005010050100'''21mm f f f =+?-=?- = ,)(3 100 50100)50(10021mm f f f -=---?-=?= 又 (法一)101''-=-=- =x f f x β, 所以 )(3 10 '101'mm f x =-= ,)(3 1000 10mm f x - == )(3.40331210 3103100310031000''mm x f f x L ≈=+++=++--= 又 (法二)10 1 '-==l l β, 所以 '10l l -= ,代入高斯公式得 100 3 '1011= --'l l 解得 )(311031001011'mm l =?=, )(3 1100 '10mm l l -=-= 所以 )(3.4033 1210 311031100'mm l l L ≈=+=+-= 7. P.55习题2-18 解:据题意透镜为同心透镜,而r 1=50mm ,d =10 mm ,故有 r 2= r 1-d = 40 mm ,所以,由

应用光学例题

应用光学例题 近轴光学系统 例 1. 一厚度为 200mm 的平行平板玻璃(n=1.5)下面放着一直径为 1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片, 要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片, 问纸片的最小直径为多少? 例 2. 用费马定理证明光的折射定律和反射定律。 例 3. 如图有两个平面反射镜, M1、 M2夹角为α, 今在两反射镜之间有一光线以50°角入射, 入射到 M1的反射镜上,经 M1、 M2四次反射后,起反射光线与 M1平行,求其夹角α。 例 4. 设计一个在空气中和某种玻璃之间的单个折射表面构成的光学系统,希望物在空气中离表面 15.0cm 。实像在玻璃中,离表面 45.0cm ,放大率为 2.0。那么玻璃的折射率应为多少?表面的曲率半径为多少? 例 5. 直径为 100mm 的球形玻璃缸,将半面镀银,内有一条鱼在镀银面前 25mm 处。问缸外的观察者看到几条鱼?位置在何处?相对大小事多少?(水的折射率为 4/3) 例 6. 在一张报纸上放一个平凹透镜,通过镜面看报纸。当平面朝着眼睛时,报纸的虚像在平面下 13.3mm 处。当凸面朝着眼睛时, 报纸的虚像在凸面下 14.6mm 处。若透镜中央厚度为 20mm 。求透镜的折射率和凸球面的曲率半径。 例 7. 一凹球面镜将一实物成一实像,物与像的距离为 1m ,物高为像高的 4倍,求凹面镜的曲率半径。 例8. ①一束平行光入射到一半径 r=30mm,折射率 n=1.5的玻璃球上,求其汇聚点的位置。②如果在凸面上镀反射膜, 其汇聚点应在何处?③如果凹面镀反射膜, 则反射光束在玻璃中的汇聚点在何处?④反射光束经前表面折射后,汇聚点在何处?说明各汇聚点的虚实。 (2) (3)

国科大应用光学作业答案_1-7_

1、根据费马原理证明反射定律。 答案:略 2、某国产玻璃的n C=1.51389, n d=1.5163, n F=1.52195,计算其阿贝数,并查出该玻璃的牌号。 答案:V=64.06、K9 3、求图1-5的入射角i1。 答案:25.81? 4、已知入射光线A的三个方向余弦为cosα、cosβ、cosγ,反射光线A'的三个方向余弦为cosα'、cosβ'、cosγ',求法线方向。 答案:cosα'-cosα、cosβ'-cosβ、cosγ'-cosγ 5、有一光线o o =+ A i j入射于n=1和n'=1.5的平面分界面上,平面 cos60cos30 的法线为o o N i j,求反射光线A'和折射光线A''。 cos30cos60 =+ 答案:略 6、有一光线以60?的入射角入射于n= 点反射和折射的光线间的夹角。 答案:90? 7、在水中深度为y处有一发光点Q,作QO面垂直于水面,求射出水面折射线的延长线与QO交点Q '的深度y'与入射角i的关系。 答案:'y=

1、一个玻璃球直径为400mm,玻璃折射率为1.5。球中有两个小气泡,一个在球心,一个在1/2半径处。沿两气泡连线方向,在球的两侧观察这两个气泡,它们应在什么位置?如在水中观察(水的折射率为1.33)时,它们又应在什么位置?答案:空气中:80mm、200mm;400mm、200mm 水中:93.99mm、200mm;320.48mm、200mm 2、一个折射面r=150mm, n=1, n'=1.5,当物距l=∞, -1000mm, -100mm, 0, 100mm, 150mm, 1000mm时,横向放大率各为多少? 答案:0、-3/7、3/2、1、3/4、2/3、3/13 3、一个玻璃球直径为60mm,玻璃折射率为1.5,一束平行光射到玻璃球上,其汇聚点在何处? 答案:l'=15mm 4、一玻璃棒(n=1.5),长500mm,两端面为凸的半球面,半径分别为r1=50mm, r2= -100mm,两球心位于玻璃棒的中心轴线上。一箭头高y=1mm,垂直位于左端球

应用光学第二章例题 (1)

第二章 例 题 例题2.1 凸平透镜r 1=100mm ,r 2=∞,d=300mm ,n=1.5,当物体在-∞时候, 1)求高斯像面的位置; 2)在平面上刻十字,问其共轭像在什么位置; 3)当入射高度为h=10mm ,问光线的像方截距是多少?和高斯像面相比相差多少?说明什么问题? 解: 1)根据近轴光线光路计算公式可以求出高斯像面的位置。 将1111,' 1.5,1,100l n n r mm =-∞===代入单个折射球面成像公式'''n n n n l l r --=,可以求得1'300l mm =。又由题意d=300mm ,发现此时所成的像在凸平透镜的第二面上。 2)由光路可逆原理知道,若在平面上刻十字,其共轭像应在物方 -∞处。 3)当入射高度为h=10mm 时,光路如下图所示: 此时利用物在无限远时,L =?∞时, 公式sin sin 'sin '''sin ''(1)sin 'h I r n I I n U U I I I L r U ?=???=???=+-??=+?? 中的第一和第四式求解得: ※ 光线经过第一面折射时,11110sin 0.1100 h I r ===,所以1 5.739o I =。又

11111sin 'sin 0.10.06667' 1.5 n I I n ==?=,所以1'arcsin 0.06667 3.822o I ==,1111''(0 5.739 3.822) 1.9172o o U U I I =+-=+-=, 1111sin '0.0667'11001299.374sin '0.0334547I L r mm U ????=?+=?+= ? ????? 。 ※ 光线再经过第二个面折射,21'0.626L L d mm =-=-,21' 1.9172o I U -==, 则2222sin 'sin 1.5sin1.91720.05018'o n I I n ==-=-,2' 2.87647o I =-。2222'' 1.9172 1.9172 2.87647 2.87647o o o o U U I I =+-=-+=。 由三角关系知道:21tan '0.626tan1.91720.02095o x L U mm ==-=-,20.02095'0.4169tan 2.87647 o L mm =-=-。即此时像与高斯像面的距离为-0.4169mm 。 说明:正透镜,负球差! 例题2 一个玻璃棒(n=1.5)长500mm ,两端为半球面,半径分别是50mm 和-100mm ,物体高1mm ,垂直于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上,试求: 1)物体经过整个玻璃棒后成像的位置; 2)整个玻璃棒的垂轴放大率是多少? 解:由题目所给条件,解决这一问题可以采用近轴光学基本公式''''''n n n n l l r y nl y n l β-?-=????==?? ,以及转面公式2121','l l d y y =-=。 1)首先计算物体经过第一球面所成像的位置和垂轴放大率,有: 1111111 '''n n n n l l r --=,代入11111,' 1.5,200,50n n n l mm r mm ====-=,求得像的位

《应用光学》第二版 胡玉禧 第二章 作业参考题解

第二章作业参考题解 1. P.53习题2-2; 解:依题意作图如图。mm r 50=,n=1.5 ,n '=1 1)对球心处气泡,mm l 50'=,据 r n n l n l n -= -''' 将数值代入解得 mm l 50=; 2)对球心与前表面间的一半处气泡,mm l 25'=, 据 r n n l n l n -= -''',将数值代入得 50 5 .115.1251-= -l ,解得:mm l 30= 2. P.54习题2-6(c),(d),(f ); 3. 用作图法求下列各图中物体AB 的像A ′B ′ 4. P.54习题2-7

5. P.55习题2-10 解: 据题意有2111-=- =x f β (1) 12 2-=-=x f β (2) 10012+=x x (3) 联立(1)(2)(3)式解得 )(100mm f -=; 或据 ' ' f x - =β 和题目条件可以解得 )(100'mm f = (说明:本题也可以用高斯公式求解) 6. P.55习题2-13 解:由于两透镜密接,故d = 0 , 所求 ''x f f x L ++--= ,或 'l l L +-= 把透镜看成光组,则此为双光组组合问题。可由? -=' ''21f f f 和?=21f f f 计算组合后系 统的焦距: )(31005010050100'''21mm f f f =+?-=?- = ,)(3 100 50100)50(10021mm f f f -=---?-=?= 又 (法一)101''-=-=- =x f f x β, 所以 )(3 10 '101'mm f x =-= , )(3 1000 10mm f x - == )(3.4033 1210 3103100310031000''mm x f f x L ≈=+++=++--= 又 (法二)101'-==l l β, 所以 '10l l -= ,代入高斯公式得 1003 '1011= --'l l 解得 )(311031001011'mm l =?=, )(3 1100 '10mm l l -=-= 所以 )(3.40331210 311031100'mm l l L ≈=+=+-= 7. P.55习题2-18 解:据题意透镜为同心透镜,而r 1=50mm ,d =10 mm ,故有 r 2= r 1-d = 40 mm ,所以,由 d n r r n dr l H )1()(121 -+--= 得 )(50163.5163.15500 10)15163.1()5040(5163.15010mm l H =+--=?-+-?-= d n r r n dr l H )1()('122 -+--= 得

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