作业参考答案

四、计算
1、P.17 第6题（ U 2 = 2o58′ L2 = 191.9mm ） ′ ′ 平面后17.43 mm处，像高-0.7143 mm。） mm。） 2、P.17 第7题（平面后 处 像高在一张报纸上放一平凸透镜，透镜的厚度为９mm。当平面朝上时， 3、在一张报纸上放一平凸透镜，透镜的厚度为９mm。当平面朝上时，报纸 上字的虚象在平面下６mm处 凸面朝上时，字被放大一倍， 上字的虚象在平面下６mm处，凸面朝上时，字被放大一倍，求该透镜的 折射率及球面曲率半径。（ 折射率及球面曲率半径。（ n=1.5 , r= -6 mm ) 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， 400mm， 1.5， 4、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，一个在二分之一半径处。沿两气泡连线方向， 在球心，一个在二分之一半径处。沿两气泡连线方向，在球的两边观察 这两个气泡，它们之间的距离为多少？ 这两个气泡，它们之间的距离为多少？ 从左边观察： 从右边观察： （从左边观察： l AB = 120mm 从右边观察： l AB = 200mm ） ∆ ∆
h1 f '= tgU k ' hk lF ' = tgU k '
l H ' = l F '− f '
课堂练习四（第四章） 课堂练习四（第四章）
一、名词解释： 名词解释： 镜像和一致像，反射棱镜的棱、脊和主截面， 镜像和一致像，反射棱镜的棱、脊和主截面，结构常数 二、简述 反射棱镜的主要作用有哪些？屋脊棱镜有何特殊作用？ 反射棱镜的主要作用有哪些？屋脊棱镜有何特殊作用？
n1 n2 n3
n4
n5
n6
n7
n8 n9 n10 n11
H1 H2 H1′ H2′
H3 H4 H3′H4′
H5 H6 H5′ 6′ H
H7 H8 H9 H10 H7′ H8′H9′ H10′
n’ r n’ n − nr f = − n’ n − f’ =
写出每一球面 的 f i ′、 f i
正切法
A. nr/(n’- n) B. -nr/(n’- n) C. n’r/(n’- n) D. -n’r/(n’- n) 一物点位于球面反射镜前200mm 200mm处 成虚象于镜后600mm 600mm处 7、一物点位于球面反射镜前200mm处，成虚象于镜后600mm处，则该球面的曲率半径 为＿D＿。 A. 600mm B. 300mm C. -300mm D. -600mm
三、正误判断
１、( ×)如果分界面为曲面，则入射光线、反射光线和分界面上入射点处 )如果分界面为曲面，则入射光线、 如果分界面为曲面 的法线三者不在同一平面内。 的法线三者不在同一平面内。 )光线由光密射向光疏媒质且入射角等于临界角时 光线全部反射。 光线由光密射向光疏媒质且入射角等于临界角时， ２、( ×)光线由光密射向光疏媒质且入射角等于临界角时，光线全部反射。 )全反射优于一切镜面反射 全反射优于一切镜面反射。 ３、( √ )全反射优于一切镜面反射。 )实象可以由屏幕 感光乳胶片及光电探测器来接受和记录， 实象可以由屏幕、 ４、( ×)实象可以由屏幕、感光乳胶片及光电探测器来接受和记录，不能 为人眼所观察。 为人眼所观察。 )规定光学系统的左右两边分别为物空间和象空间 规定光学系统的左右两边分别为物空间和象空间。 ５、( ×)规定光学系统的左右两边分别为物空间和象空间。 )光学系统的轴向放大率恒为正值 光学系统的轴向放大率恒为正值。 ６、( ×)光学系统的轴向放大率恒为正值。
d Q H f F F1 H1 H1 ’ F1’ F2 H2 H2’ F2’ F’
− f'
Q’ H’Biblioteka Baidu
△
d
四、分析与思考 理想光学系统成像是完善的。由第二章知道， 理想光学系统成像是完善的。由第二章知道，实际光学系统 在近轴区成像也是完善的。由此可推测： 在近轴区成像也是完善的。由此可推测：实际光学系统在近 轴区应该具备理想光学系统的性质，应该可以找出其主点、 轴区应该具备理想光学系统的性质，应该可以找出其主点、 焦点和焦距，请分析单个折射球面的情况， 焦点和焦距，请分析单个折射球面的情况，将其和理想光学 系统统一起来，导出实际参数与理想系统参数间的关系。 系统统一起来，导出实际参数与理想系统参数间的关系。
课堂练习二（第三章） 课堂练习二（第三章）
一、名词解释： 名词解释： 焦点和焦距，主平面和主点，光焦度， 焦点和焦距，主平面和主点，光焦度，光学间隔 二、正误判断 )理想光学系统的两主点是共轭的 两焦点不共轭。 理想光学系统的两主点是共轭的， １、( √ )理想光学系统的两主点是共轭的，两焦点不共轭。 )物体经理想光学系统成像后 物体经理想光学系统成像后， ２、( × )物体经理想光学系统成像后，其像相对原物是完善和 相似的。 相似的。 )整体处于空气中时 整体处于空气中时， ３、( × )整体处于空气中时，理想光学系统的两焦距绝对值相 在其它均匀介质中则不一定。 等，在其它均匀介质中则不一定。 )焦距的概念是在理想光学系统理论中引入的 焦距的概念是在理想光学系统理论中引入的， ４、( √ )焦距的概念是在理想光学系统理论中引入的，可在实 际光学系统的近轴区使用。 际光学系统的近轴区使用。 )实际光学系统的近轴区应该是理想光学系统 实际光学系统的近轴区应该是理想光学系统。 ５、( √ )实际光学系统的近轴区应该是理想光学系统。 )光学系统的物方焦距和像方焦距总是符号相反 光学系统的物方焦距和像方焦距总是符号相反。 ６、( × )光学系统的物方焦距和像方焦距总是符号相反。 )使用作图法可以方便地画出光线在实际光学系统中的 7、( × )使用作图法可以方便地画出光线在实际光学系统中的 实际走向。 实际走向。
五、设计与思考
汽车后视镜通常为球面反射镜， 汽车后视镜通常为球面反射镜，请描述这类反射镜 的特点。驾驶时， 的特点。驾驶时，往往驾驶员更希望水平方向范围 更宽，既关注公路轴线附近细节， 更宽，既关注公路轴线附近细节，也需了解远离轴 线的情况，请根据这种需求设计更适用的后视镜。 线的情况，请根据这种需求设计更适用的后视镜。 采用变曲率柱面反射镜） （采用变曲率柱面反射镜）
三、作图求像 A
H F H′ F′
A
H′ F H F′
A′
A′
F
A′ A
H H′ F′
A A′
F′ H H′ F
A
F H
H
H′ F′
A′ A′
A′ H′ F′
A
F
A
F
H
H′ F′
用作图法求以下双光组等效系统的基点、基面 用作图法求以下双光组等效系统的基点、
F1
H1
H1’ F1’ F2
H2
H2’ F2’
n' n n'−n 由： − = l' l r
n
F H H’
n’
n’ r f’ = n’ n − 得： nr f =− n’ n −
O -f r f’
C
课堂练习三（第三章） 课堂练习三（第三章）
一、多项选择 C 1、一轴外物点，用牛顿物象公式计算成象情况时，其物距应为＿＿＿＿。 一轴外物点， 牛顿物象公式计算成象情况时，其物距应为＿＿＿＿。 计算成象情况时 该物点到物方焦点的距离； 该物点到物方主点的距离； Ａ.该物点到物方焦点的距离； Ｂ.该物点到物方主点的距离； 第一焦点到该物点在光轴上投影点的距离； Ｃ.第一焦点到该物点在光轴上投影点的距离； 该物点在光轴上的投影点到第二焦点的距离； Ｄ.该物点在光轴上的投影点到第二焦点的距离； 两个相距100mm 焦距分别为100mm 50mm的薄透镜组成的光学系统 100mm， 100mm和 的薄透镜组成的光学系统， ２、两个相距100mm，焦距分别为100mm和50mm的薄透镜组成的光学系统， A 其组合系统的焦距为＿＿＿＿。 其组合系统的焦距为＿＿＿＿。 A. 100mm B. -100mm C. 20mm D. -20mm ABCD 计算多光组基点的方法有＿＿＿＿。 ３、计算多光组基点的方法有＿＿＿＿。 A.双光组两两组合法 B.正切法 C.截距法 C.截距法 D.近轴光线法 D.近轴光线法 A.双光组两两组合法 B.正切法 ABC 透镜的焦距与其＿＿＿＿因素有关。 ＿＿＿＿因素有关 4、透镜的焦距与其＿＿＿＿因素有关。 Ａ.前后面曲率半径和间距 Ｂ.材料折射率 Ｃ.所处介质的折射率 Ｄ.通光孔径
４、用大、小Ｌ公式组进行球面系统光路计算时，其截距过渡公式＿B＿。 用大、 公式组进行球面系统光路计算时，其截距过渡公式＿ 在近轴条件下严格成立，非近轴条件下近似成立； Ａ.在近轴条件下严格成立，非近轴条件下近似成立； 在近轴及非近轴条件下均严格成立。 Ｂ.在近轴及非近轴条件下均严格成立。 平行光轴的近轴光线，经半径为r的球面折射，其像象方截距l 6、平行光轴的近轴光线，经半径为r的球面折射，其像象方截距l’为＿C＿。
《工程光学》课堂练习部分参考答案 工程光学》 课堂练习一（第一、二章） 课堂练习一（第一、二章）
一、名词解释： 名词解释：
物空间、像空间，共轴球面系统，近轴成像条件， 物空间、像空间，共轴球面系统，近轴成像条件，垂轴放大率
二、多项选择
1、下列各种情况中，经光学元件能完善成象的有＿A、C＿。 下列各种情况中，经光学元件能完善成象的有＿ Ａ.有限大小的物置于平面镜前 Ｂ.平行光射向球面反射镜 Ｃ.旋转椭球面一焦点处放置一点光源 Ｄ.有限大小的物置于薄透镜前 ２、关于大Ｌ、小ｌ公式组，下列说法中正确的有＿A、C、D＿。 关于大Ｌ、小 公式组，下列说法中正确的有＿ Ｌ、 公式组是严格成立的， 公式组只有在近轴条件下才适用； Ａ.大Ｌ公式组是严格成立的，小ｌ公式组只有在近轴条件下才适用； 公式组是推导小ｌ公式组的中间过程，在光学计算中无实际用途； Ｂ.大Ｌ公式组是推导小ｌ公式组的中间过程，在光学计算中无实际用途； 公式组反映实际光线轨迹情况， 公式组反映理想成象情况； Ｃ.大Ｌ公式组反映实际光线轨迹情况，小ｌ公式组反映理想成象情况； 公式组多用于象差计算和分析， 公式组多用于求理想象情况。 Ｄ.大Ｌ公式组多用于象差计算和分析，小ｌ公式组多用于求理想象情况。 ３、下列各情况中，确切满足近轴成象条件的光线有＿B＿。 下列各情况中，确切满足近轴成象条件的光线有＿ Ａ.有限远轴上物点发出的细光束光线 Ｂ.近轴物点发出的小孔径角光线 Ｃ.无限远轴上物点发出的宽光束光线 Ｄ.宽口径平行光线
二、计算
1、P.42-4 已知一薄透镜把物体放大成-3倍投影在屏幕上。当透镜向 P.42- 已知一薄透镜把物体放大成- 倍投影在屏幕上。 物体移近18mm 18mm时 物体将被放大到试求该薄透镜的焦距 焦距。 物体移近18mm时，物体将被放大到-4倍，试求该薄透镜的焦距。 （ f ′ = 216mm ） 长焦距物镜， 2、P.42-7 希望得到一个对无限远物体成像的长焦距物镜，焦距 P.42- 希望得到一个对无限远物体成像的长焦距物镜 )L=700mm， f ′=1200mm，物镜第一面顶点到像面的距离(筒长)L=700mm，系统 =1200mm，物镜第一面顶点到像面的距离(筒长)L=700mm 最后一面到像面距离(工作距)为lk′=400mm，按最简单结构的薄透镜 最后一面到像面距离(工作距) ′=400mm， 考虑，求解系统结构，并画出光路示意图。 考虑，求解系统结构，并画出光路示意图。 （ f1′ = 450mm f 2′ = −240mm ） =100mm， =50mm， 50mm， 3、一系统由三片薄透镜组成，f1′=100mm，f2′=50mm，f3′=-50mm， 一系统由三片薄透镜组成， 焦距和 =10mm， =10mm，求该系统的等效理想系统的焦距 基点参数。 d1=10mm，d2=10mm，求该系统的等效理想系统的焦距和基点参数。
（
f ′ = 64.1mm f = −64.1mm
′ ′ l F = 39.7mm l H = −24.4mm l F = −74.4mm l H = −10.3mm
）
三、思考
1、如图所示，某一镜头由两组共8片透镜组成，请问用什么方法求该 如图所示，某一镜头由两组共8片透镜组成， 镜头的焦距和基点较为方便。 镜头的焦距和基点较为方便。