华南理工大学工程光学期末复习review2010
华南理工大学工程光学作业1.2w
1.4 电介质、磁性体、导电体的物质 方程 （P3）
参考答案：
麦克斯韦方程组并未给出表示介质中电磁场的矢量D、H以及 J与表示真空中电磁场的矢量E、B的关系，即介质特性与电磁场量 的关系，这些关系通常称为物质方程组。 若介质的光学特性是各项同向的，则：
D =εE, B = μH, j = σE
式中介电常数ε描述介质的电学性质 、磁导率μ描述介质的磁 学特性和电导率σ描述介质的导电特性。 其中ε= ε0εr、μ= μ0 μr
单色光波的相速度v是指单色光波相位的传播速度，
也即是单色光波等相面的传播速度。
v
k
c
r r
2.4 相速度与群速度 （续一）
复色光的相速度：若令复色光相位为常数（
t k z 0
）则某时刻等相位面的位臵对时间的变化率即为 等相位的传播速度，即复色光的相位速度。
dz v dt k
1.6麦克斯韦方程组所描述的电磁现象 的规律（P5）
参考答案：
任何随时间变化的电场，将在周围空间产生变 化的磁场，任何随时间变化的磁场，将在周围空间 产生变化的电场，变化的电厂和变化的磁场之间互 相联系，互相激发，并且以一定的速度向周围空间 传播，组成一个统一的电磁系统。
1.7玻印亭矢量的概念及计算公式（P6）
完整题目：指出平面光波横波特性的内容 参考答案：
① 平面光波的电场矢量和磁场矢量均垂直于波矢方 向（波阵面法线方向），平面波是横电磁波； ②平面光波的波矢方向与能流方向相同； ③电场E与H的数值之比为正实数，E和H同相位。
2.8波动方程的计算
完整题目： 一平面简谐电磁波在真空中沿正x方向
传 播 ， 其 频 率 为 4×1014 Hz ， 电 场 振 幅 为 14.14v/m。如果该电磁波的振动面（电矢量 方向与传播方向构成的平面）与xy平面成45°， 试写出E和B的表达式。
工程光学复习资料
一、n·sin I＇=nsinI。
sinI m=n＇/n。
发生全反射的条件：①光线从光密介质向光疏介质入射，②入射角大于临界角。
光程s=n l=ct（l是介质中传播的几何路程）完善成像条件：入射光为同心光束，出射光也为同心光束。
通过物点和光轴的截面称为子午面。
i=(l-r)*u/r i＇=n*i/n＇u＇=u+i-i＇l＇=r(1+i＇/u＇)n＇/l＇—n/l=（n＇—n）/r ，β=y＇/y=n l＇/n＇l，α=（n＇/n）*β2，γ=（n/n＇）/β，α*γ=βnuy=n＇u＇y＇，1/l+1/l＇=2/r ，l i+1=l i＇—d i二、每个物点对应于唯一的一个像点，称作“共轭”。
物方主平面和像方主平面是一对共轭面。
牛顿公式（以焦点为坐标原点）：xx＇=ff′，β=—f/x=—x＇/f＇高斯公式（以主点为坐标原点）：f＇/l＇+f/l=1 ，β=—f l＇/f＇l物像空间介质相同时，f＇=—f ，有1/l＇—1/l=1/f＇，β=l＇/l多光组系统：l i=l i-1＇—d i-1，x i=x i-1—△i-1，△i=d i—f i＇+f i+1理想光学系统两焦距之间关系f＇/f=—n＇/n理想光学系统的放大率α=—x＇/x=（—f＇/f）*β2=（n＇/n）*β 2 ，γ=（n＇/n）/β理想光学系统的组合焦距f＇=—（f1＇f2＇）/△，f=（f1f2）/△。
△为第一个系统的像方焦点到第二个系统物方焦点的距离。
通常用Φ表示像方焦距的倒数，Φ=1/f＇，称为光焦度。
三、平面镜的旋转特性：平面镜转动α，反射光线转动θ，θ=2α。
y=f＇tan2θ≈2f＇θ，tanθ≈θ=x/a→y=（2f＇/a）*x=K*x双平面镜成像：出射光线和入射光线夹角β=2α，α为双平面镜夹角。
平行平板近轴区内的轴向位移为△l＇=d（1-1/l）.平行平板不改变光线方向，平行平板不会使物体放大或缩小，对光束既不发散也不会聚，表明它是一个无焦元件，在光学系统中对光焦度无贡献，物体经平板成正立像，物像始终位于平板的同侧，且虚实相反。
工程光学期末考试试题总结
1.一根折射率为1.50的玻璃棒,在其两端磨园并抛光成半径为5cm的球面,当一物放置于棒轴上离一端20cm处时,最后的像成在离另一端40cm处,此棒的长度为多少?（5分) 2.一束平行细光束入射到一半径为r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,若在凹面镀上反射膜,求其会聚点的位置?（5分）3.一个半径为的600mm的薄壁玻璃球盛满水,若将一条鱼放置玻璃球中,当鱼游到据球面200mm位置时,求正面观察时,人眼看到的鱼像的位置及像的放大率。
玻璃壁的影响可忽略不计,水的折射率n=1.33。
（5分）4.设一系统位于空气中，垂轴放大率为-10倍，由物面到像面的距离（共轭距离）为7200mm，物镜两焦点间距离为1140mm，求物镜焦距，并绘出基点位置图。
（5分）5.已知一个透镜把物体放大-3倍投影早屏幕上，当透镜向物体移近18mm时，物体将被放大-4倍，试求透镜的焦距，并用图解法校核之。
（5分）6.希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜，焦距f'=1200mm，由物镜顶点到像面的距离（筒长）L=700mm,由系统最后一面到像平面的工作距离（工作距）l k’=400mm,按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构，并画出光路图。
（5分）7.有三个薄透镜，其焦距分别为f1’=100mm,f2’=50mm,f3’=-50mm,d1=10mm,d2=10mm,求组合系统的基点位置。
（5分）8.有三块薄透镜焦距,分别为f1'=100mm,f2=50mm,f3'=-50mm,其d1=10mm,d2=10mm,求组合系统的基点位置。
（5分）9.一薄透镜焦距f1’=100mm,和另一焦距为50mm的薄透镜组合，其组合焦距仍为100mm，问两薄透镜的相对位置，并求基点位置，并画图验证。
（5分）10.两块薄凸透镜组成一光学系统。
其中f'1=100mm，f'2=-250mm，d=400mm，（1）求透镜组的等效焦距f'。
工程光学试题 很好的复习资料
光学例题解答与讨论1．一个直径为200mm的玻璃球，折射率为1.53，球内有两个小气泡，从球外看其中一个恰好在球心。
从最近的方位去看另一个气泡，它位于球表面和球心的中间。
求两气泡的实际位置。
（解题思路）玻璃球内部的气泡作为实物经单球面折射成像。
由于人眼的瞳孔直径很小，约2—3毫米，且是从离气泡最近的方位观察，所以本题是单球面折射的近轴成像问题。
题中给出的是像距s’, 需要求的是物距是s解：（1）n=1.53 n’=1.00 r=-100mm s’=-100mm 代入成像公式 s=-100mm 物为实物，且和像的位置重合，且位于球心。
（2）对另一个气泡，已知n=1.53;n’=1.00; r=-100mms’=-50mm . 代入成像公式气泡为实物，它的实际位置在离球心（100-60.47）=39.53mm的地方。
讨论：对于第一个气泡，也可以根据光的可逆性来确定。
因为第一个气泡和像是重合的，由可逆性将像视为物,经球面折射后仍成在相同的位置。
所以像和物只能位于球心。
2. 在制作氦氖激光管的过程中，常采用如图的装置。
已知目镜L1的焦距是2㎝、物镜L2的焦距是2㎝。
凹面镜的曲率半径是8㎝。
（1）调节L2使L1和 L2之间的距离为5㎝， L2和 L3之间的距离为10㎝，求L2前1cm的叉丝P经光学系统后成的像的位置。
（2）当L1和 L2之间的距离为5㎝时，若人眼通过目镜能观察到一个清楚的叉丝像，问L2和 L3之间的距离为多少？·解：(解题思路) 物点P经前面的系统成像，即直接经L1成像(P1’); 同时经后面的系统成像，即先后经L2成像(P2’)、经L3反射成像(P3’)后光线方向发生改变，再经L2成像(P4’)和L1成像(P5’)。
（1）P对L1直接成像P1’；s1=-4cm, f1’=2cm 根据透镜成像公式111−= 得：s'sf' s1'=位置位于在L1的左侧4㎝处。
工程光学--期末考试试题
工程光学--期末考试试题
1. 什么是光线追迹方法，其用途是什么？
2. 简述折射定律及其公式表示。
3. 分析物体在离开主轴越远的位置处放置，会带来什么影响？
4. 定义什么是球差，指出如何消除措施。
5. 确定什么是透镜的光圈，以及对成像的影响。
6. 简述衍射现象及其在光学设计中的应用。
7. 概述什么是色差，描述其发生的原因和常见的校正方法。
8. 确定什么是非球面透镜，列举其在光学设计和工业应用中的使用。
9. 定义什么是反射率，如何计算它。
10. 简述光学系统的光子学特性，并描述其如何影响光线传输。
华南理工大学工程光学作业10w
位于空气中的两个薄透镜，其参数为 f1 ' ＝ 100mm， f 2 ' ＝70mm， d ＝50mm，求组合系统 的焦距和基点位置。
10.4计算题（参考答案）
令 l1 =- , 按高斯公式和过渡公式有： l1 f1 ' 100mm l2 l1 ' d1 100 50 50 mm l2 ' lF ' f ' l2 f 2 ' 50 70 29.2mm l2 f 2 ' 50 70
光学工程作业Байду номын сангаас讲
作业与思考题十
10.1习题8-1（P367 作图题）
（1）
⑥该光线过⑤点 ①光线延长线过B点 ②光线平行① F ⑦光线延长线过B点 ③ ⑤ ③④得到交点 ④焦平面
F’
A’
A
10.1习题8-1（P367 作图题）
（2）
A
F F’
A’
10.1习题8-1（P367 作图题）
（3）
①该光线延长线过B点 ⑦该光线延长线过B点 B’ F A’ ②光线平行① ③ ④ F’
l1 ' l2 ' 100 29.2 58.4 mm l2 50 d 50 ) 58.4 (1 ) 29.2 mm f1 ' 100
lF ' f '(1
lH ' lF ' f ' 29.2 58.4 29.2 mm 由于光组处于空气中，故有： f f ' 58.4mm lF f (1 d 50 ) 58.4 (1 ) 16.7 mm f1 70
一薄透镜焦距为200mm，一物体位于透镜前 300mm处，求像的位置和垂轴放大率。
工程光学 复习 总结 与 习题
3. 干涉条纹的疏密，条纹间距、由光程差之差大小决定
4. 干涉条纹的形状，我们说干涉条纹是位相相同（光程 相同）点的轨迹，则条纹形状就是位相相同点的轨迹 形状。
第十二章 复习与习题
习题册：p.115 例 8-4
S1 t P0 S2
习题册：p.117 例 8-7
1. 掌握条纹移动的判断的规律。 2. 光源从点光源变成扩展光源，条纹
2 xd 2 xd d x 光程差： r2 r1 r2 r1 2 D D
kd 2 d 则：I＝4 I 0 cos x 4 I 0 cos x 2D D
2
3.干涉条纹（Interference fringes）及其意义
e m e
2 1
e 2 , 其中： 1 e 2h 2
3. 分辨极限和分辨本领（Resolvance of the interferometer） 当1和2差值非常小的时，它们产生的 干涉条纹将非常靠近，如果两个条纹 合成的结果被视为一个条纹，则两个 波长就不能被分辨。
同 级 条 纹
思路：波长能否被分辨开，取决 于条纹能否被分辨。
Im
0.81Im
瑞利判据：两个波长的亮条纹只
有当它们合强度中央的极小值低 于两边极大值的0.81时，两个条纹 才能被分开。
3. 分辨极限和分辨本领（Resolvance of the interferometer）
透 射 光
任意点的合成光强分布 Ii Ii I ＝ 1 F sin 2 ( 1 2) 1 F sin 2 ( 2 2)
R
rN
h
第十二章 复习与习题
例题：单色光源S照射平行平板G, 经反射后，透过 透镜L在其焦平面E上产生等倾干涉条纹。光源不 直接照射透镜。波长为 ，板厚为d,折射率为n,透镜 焦距为 f。 1. 判断屏E上的干涉环中心条纹的明暗； 2. 从中心向外数第N亮环的半径 r是的计算表达式？ 3. 为了在给定的系统下看到清晰的干涉环，照射 在板上的谱线最大允许宽度又是多少？
工程光学2010-2011试卷A
武汉大学 电子信息学院2010-2011年度第一学期期末考试《工程光学》试题A一、填空题（每题1分，共10分）1、一学生配带200度近视镜，则该近视镜的焦距为='f mm 。
2、孔径光阑相对于其前方光学系统所成的像称为 。
3、光学系统的负畸变也成为 形畸变。
4、一台测量显微镜采用物方远心光路，其孔径光阑设置在 处。
二、作图题（每题5分，共10分）1、已知物的位置和物方坐标（如图一所示），①用图解法求经过第一成像系统后像的位置；②判断经过整个系统像的坐标。
图一三、简答题（每题4分，共20分）1、物为一 “十”字，通过光学系统成实像，若光学系统存在像散或场曲，沿光轴由前往后移动接收屏，则屏上的像会出现怎样的变化？（只需回答其中一种情况）2、目镜的作用是形成实像还是虚像？是放大还是缩小像？是正立像还是倒立像？4、什么是正弦条件，什么是等晕条件？5、波像差与球差有什么样的关系？四、计算题（共60分）1、一台显微镜和一台照相机组成的光组，显微物镜的垂轴放大率⨯-=5β，共轭距L=180mm ，孔径光阑为显微物镜镜框，目镜焦距mm f e 25='，照相物镜焦距mm f z 100='，求①显微镜的视觉放大率；②为满足光瞳衔接，照相物镜应距显微镜目镜后多远？③组合光组的焦距；④光组的像方焦面距离照相物镜多远？。
（16分）2、一架开普勒望远镜的筒长310mm，放大倍率为⨯Γ30，2ω=4°, 渐晕系数K=50%，-=孔径光阑设置在物镜上，①求物镜和目镜的焦距；②目镜的通光孔径；③出瞳距；④视度调节在±5D（屈光度），目镜的移动量。
（16分）。
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OPD=
The Modulation Transfer Function
Chapter 3 Aberrations
Spherical aberration can be defined as the variation of focus with aperture
Coma can be defined as the variation of magnification with aperture
Illumination—f-Number and Cosine-Fourth
f-number=efl/clear aperture Numerical aperture =NA=n′sin U′
Illumination at H= cos4 θ (illumination at A)
Resolution of Optical Systems
n'u'=nu-y 1 u '1 y2 y1 tu'1 y1 t n'1
Thin Lens
u'=u-yΦ y2=y1+du'1
Two-component systems
f a fb f ab f a fb d
dfab fa f ab B
dB fb f ab B d
Chapter 9 Basic Optical Devices
Telescopes
Microscope
Chapter 11 Image Evaluation
Optical Path Difference: Focus Shift
Optical Path Difference: Spherical Aberration
Astigmatism occurs when the tangential and sagittal images do not coincide
Distortion is the displacement of the image from the paraxial position,
Axial chromatic aberration is the longitudinal variation of focus (or image position) with wavelength
Chapter 4 Stops and Apertures
This is termed the aperture stop, and its size determines the illumination (irradiance) at the image. Another stop may limit the size or angular extent of the object which the system will image. This is called the field stop. The entrance and exit pupils of the system are the images of the aperture stop in object and image space, respectively.
review
Chapter 2 Image Formation
1 1 1 s' f s
h' f x ' m h x f
ff ′= -xx′
m m2
ca=(l-R)u i=ca/R i'=ni/n' u'=u-i +i' ca'= n ca/n'
l'=R -ca'/u'
Raytracing through Several Surfaces