浙大应用光学-光学系统与像差部分习题
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一.选择题1、几何光学有三大基本定律，它们是是：(D )A、折射与反射定律，费马原理，马吕斯定律；B、直线传播定律，折射与反射定律，费马原理；C、独立传播定律，折射与反射定律，马吕斯定律；D、直线传播定律，独立传播定律，折射与反射定律。
2、对理想光学系统，下列表述正确的是：(C )A、位于光轴上的物点的共轨像点不在光轴上；B、物方焦点与像方焦点共觇；C、基点与基面为：焦点、主点、节点，焦平面、主平面、节平面；D、牛顿物像位置关系，它是以主点为坐标原点。
3、关于光阑，下列表述正确的是：(B )A、孔径光阑经其前面的光学系统所成的像称为入窗；B、若孔径光阑在光学系统的最前面，则孔径光阑本身就是入瞳；C、孔径光阑、入窗、出窗三者是物像关系；D、视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑。
4、关于人眼，下列描述正确的是：(A )A、眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的视度调节；B、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；C、眼睛可视为由水晶体、视网膜和视神经构成的照相系统。
；D、人眼分辨率与极限分辨角成正比关系。
5、关于典型光学系统，下列表述正确的是：(B )A、增大波长可以提高光学系统的分辨率；B、显微镜的有效放大率,放大率高于1000NA时，称作无效放大率，不能使被观察的物体细节更清晰；C、目视光学仪器，其放大作用可以由横向放大率来表示；D、减小孔径可以提高光学系统的分辨率。
6、关于光的电磁理论，下列表述正确的是：(D )A、两列光波相遇后又分开，每列光波不再保持原有的特性；B、两列光波叠加后其光强为两列光波的强度之和；C、等振幅面传播的速度称为相速度；D、两个振幅相同、振动方向相同、传播方向相同，但频率接近的单色光波叠加形成拍现象。
应用光学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
应用光学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在7种初级像差中，宽光束像差有几种(请填写阿拉伯数字，不要有中文字)参考答案:22.显微镜的视觉放大率总是垂轴放大率参考答案:错误3.在放大镜和眼睛组成的光学系统中，渐晕光阑是参考答案:放大镜4.若水面下200mm处有一发光点，水的折射率为4/3，求我们在水面上能看到被该发光点照亮的范围(圆直径)有多大？参考答案:453.56mm5.某200度的近视眼配了300度的近视眼镜，当戴上眼镜观察很远的物体时，物体成像于参考答案:比近视眼的远点更近6.用显微镜观察时，先用10倍物镜调好，再换40倍物镜观察，以下说法正确的是参考答案:景深变小_工作距离变短7.光学系统的透过率和以下因素有关参考答案:反射面的反射率_透射面是否镀增透膜_材料的内部吸收8.已知单组转像透镜到分划板的距离是125mm，目镜的焦距是25mm，则出瞳位置是参考答案:目镜之后30mm9.孔径光阑位于光学系统的像方焦平面上，构成哪方什么系统？参考答案:物方远心10.光学系统中其他参数不变，仅放大倍率变为原来的2倍，则像面中心的照度参考答案:是原来的1/4倍11.已知照相物镜的焦距为35mm，像面尺寸为24mmx36mm，求最大的半视场角W。
参考答案:31.72度12.负透镜可以对虚物成实像参考答案:正确13.一双400度的近视眼，其远点在什么位置？矫正时应佩戴何种眼镜？焦距多大？参考答案:远点在眼前250mm处，戴负透镜，焦距-250mm14.以下光学系统中，对实物一定成虚像的是参考答案:负薄透镜_平行平板15.用玻璃棱镜实现分光，要使红光和蓝光更加分开，应选用阿贝常数更大的玻璃。
参考答案:错误16.有一束直径为5mm的平行光束，通过以下哪种光学系统可变成半径为20mm的平行光束？参考答案:8倍的伽利略望远镜，目镜朝着入射光_8倍的开普勒望远镜，目镜朝着入射光17.要使光圈数每改变一档，当曝光时间不变时曝光量正好以2倍或1/2倍变化，摄影物镜的光圈数从小到大应该是以多少为公比排列？参考答案:根号218.要使用一个焦距为35mm的透镜A和一个焦距为-50mm的透镜B组合成为焦距为35mm的光学系统，要求工作距离大于40mm，应当采用何种方式？参考答案:透镜B在前，透镜A在后，二者分离19.某10倍的显微镜物镜看成是一薄透镜，共轭距为190mm，求焦距和工作距离。
浙江大学应用光学 第八章 像差概论1-球差、正弦差
=
a2
ρ
2 2
+ b2 ρ2
+ c2
δL0 '
生正球差，当入、出射光线关于透
镜对称时，球差取得极值（绝对值
最小），此时的透镜形状为最小球 差形状。
ρ10
ρ10
ρ1
单个薄透镜不可能消球差
六、平行平板的球差
1. 平行平板的球差
由U，得轴向位移
ΔL' = (1− tg I1')d tg I1
球差为
由u , 得轴向位移 Δl' = (1− 1 )d n
δLp ' =
ΔL'−Δl' =
(1 −
cos I1 ) cos I1'
d n
>
0
2. 平行平板的初级球差
δLp0 ' =
n2 −1 2行平板恒产生正球差（n>1)，只能以产生负球差的系
统补偿之。当且仅当u1=0时，δLp’=0
② δLp '∝ d 平板厚则球差大。
③δLp0 '∝ u12 平板虽薄但孔径大，球差也大。
5 10 15 20 25 r
必为实物成虚像或虚物成实像， 加同心面得齐明透镜
半反常区 反常区
A’
A
四、初级球差，第一赛得和数
仅有初级量的区域称赛得区，该区内有 sin U ≈ u
得 SⅠ = luni(i − i')(i'−u)
初级球 差分布
系数
δL0 ' =
n1u12 nk 'uk '2
δL0
校正球差外还可校正另一种像差。
五、薄透镜和薄透镜系统的初级球差
浙大应用光学期末参考答案
浙江大学 – 学年_ _季学期《 应用光学 》课程期末考试试卷开课学院：信息学院 ，考试形式：闭卷，允许带__计算器、尺入场考试时间： 年__ _月__ _日,所需时间：120分钟考生姓名： _____ 学号： 专业： ________题序 一 二 三 四 总 分 得分 评卷人一、选择题（每题2分共16分）1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时，应使a. 物镜远离分划板b. 物镜靠近分划板c. 目镜远离分划板d. 目镜靠近分划板 2. 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3. 像面的光照度正比于a. 光源亮度、22sin β与Ub.光源亮度与U 2sinc. 光源亮度与2βd. 22sin β与U4. 200度的近视眼，应配戴的眼镜的焦距为 a. 200mm b. 500mm c. -500mm d. –200mm5. 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6. 在以下的哪个平面，轴外物点的像是垂直于子午面的短线？ a. 高斯像面 b. 弧矢像面 c. 子午像面 d. 以上都不是7. 拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用a. 焦距大，F 数与对准距离小b. 对准距离与F 数大，焦距小c. 对准距离与焦距大，F 数小d. 对准距离小、焦距与F 数大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 答案：1 2 3 4 5 6 7 8 c b b c b c a b二、填空题(每空2分，共42分)1.欲构成物方远心光学系统，应使孔阑位于_____像方焦面上__。
2.光度学的基本单位是_____发光强度___的单位，名称是_坎德拉_。
单位面积上发出的光通量是__光出射度___。
3.在通常所说的七种像差中，沿轴方向度量的有__球差____、_像散__、_场曲___和_位置色差_。
应用光学实验_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
应用光学实验_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.不存在能够理想成像的实际光学系统参考答案:错误2.单独的畸变像差不影响像的清晰程度参考答案:正确3.实验中我们测量单色像差时，光源用的是——光。
参考答案:绿4.根据我国显微镜的现行标准，显微镜的机械筒长和光学筒长分别为 160 mm和（）mm参考答案:1955.在用显微镜观察标本时，眼睛应该贴着目镜表面，这样才能看清楚标本的像。
参考答案:错误6.有一个待测物镜，物镜表面的标称是：10倍、0.17/160、0.25，以下那种说法是错误的？参考答案:设计时，它是针对厚度为0.17mm的载玻片消像差的7.在进行显微物镜放大倍率测量的实验中，当我们将目镜更换为测微目镜时，刻尺像变模糊了，此时应该调焦获得清晰的刻尺像。
参考答案:错误8.已知LED的正向压降为2V，最大工作电流为25mA，若串联的镇流电阻为500欧，要使用直流电源的恒流模式，应在开路下设置电压值为( )V。
参考答案:14.59.对眼睛来说，相对安全的激光源功率不能超过多少？参考答案:1mW10.激光防护眼镜的主要性能指标是：适用波长范围、光密度(Optical Density,OD)和可见光透过率。
若激光防护眼镜上标注OD2，则对应波长的透过率为：参考答案:1%11.关于显微镜的下列说法，正确的是：参考答案:实验中显微镜实验中所观测的物体不是自制的生物标本_实验中所使用的显微镜是生物显微镜12.用自准直法可以参考答案:设置无穷远物_确定正透镜焦面_获得平行光13.卤钨灯是气体放电灯。
参考答案:错误14.下列不属于折射率测量方法的是：参考答案:横向剪切干涉法15.关于二次成像法，物像共轭距需大于透镜的（）倍焦距参考答案:416.在正向驱动条件下，LED的正向压降和电流之间符合什么关系？参考答案:对数17.以下关于测量的说法正确的是：参考答案:游标卡尺不需要估读_千分尺的千分位是估读的18.在验证光的独立传播的实验中，对照度和功率的多次重复测量是必要的。
(完整)应用光学习题
一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 光路可逆 。
2、发生全反射的条件是 光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I 0,其中，sinI 0=n 2/n 1 。
3、 光学系统的三种放大率是 垂轴放大率 、 角放大率 、轴向放大率 ,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 一 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 轴上无穷远的物点 。
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 －20 ，物镜的垂轴放大率为 －2 ,目镜的视放大率为 10 。
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,则该物点所成的是实 (填“实”或“虚”)像。
7、人眼的调节包含 视度 调节和 瞳孔 调节。
8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 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、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 。
14．用垂轴放大率判断物、像虚实关系方法：当β>0时 物像虚实相反β<0时 物像虚实相同。
15．平面反射镜成像的垂轴放大率为 1 ,物像位置关系为 镜像 ,如果反射镜转过α角，则反射光线方向改变 2α 。
二、简答题1、几何光学的基本定律及其内容是什么？答：几何光学的基本定律是直线传播定律、独立传播定律、反射定律和折射定律。
直线传播定律:光线在均匀透明介质中按直线传播.独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。
(完整版)光学系统与像差全套答案
2.解：由vcn =得：光在水中的传播速度:)/(25.2333.1)/(1038s m s m n c v =⨯==水水光在玻璃中的传播速度:)/(818.165.1)/(1038s m s m n c v =⨯==玻璃玻璃3.一高度为1.7米的人立于离高度为5米的路灯(设为点光源)1.5米处，求其影子长度。
解：根据光的直线传播。
设其影子长度为x ,则有xx+=5.157.1可得x =0.773米 4.一针孔照相机对一物体于屏上形成一60毫米高的像。
若将屏拉远50毫米，则像的高度为70毫米。
试求针孔到屏间的原始距离。
解：根据光的直线传播,设针孔到屏间的原始距离为x ，则有xx 605070=+可得x =300（毫米）5. 有一光线以60°的入射角入射于的磨光玻璃球的任一点上， 其折射光线继续传播到球表面的另一点上，试求在该点反射和折射的光线间的夹角。
解：根据光的反射定律得反射角''I =60°，而有折射定律I n I n sin sin ''=可得到折射角'I =30°，有几何关系可得该店反射和折射的光线间的夹角为90°。
6、若水面下200mm 处有一发光点，我们在水面上能看到被该发光点照亮的范围(圆直径)有多大？解：已知水的折射率为 1.333,。
由全反射的知识知光从水中到空气中传播时临界角为：nn m I 'sin ==333.11=0.75，可得m I =48.59°，m I tan =1.13389，由几何关系可得被该发光点照亮的范围(圆直径)是2*200*1.13389=453.6(mm)7、入射到折射率为的等直角棱镜的一束会聚光束(见图1-3)， 若要求在斜面上发生全反射，试求光束的最大孔径角解：当会聚光入射到直角棱镜上时，对孔径角有一定的限制，超过这个限制，就不会 发生全反射了。
由nI m 1sin =，得临界角 26.41=m I 得从直角边出射时，入射角74.34590180=---=m I i由折射定律nU i 1sin sin =，得 5.68U =即 11.362U =8、有一光线入射于和的平面分界面上， 平面的法线为，求反射光线和折射光线。
应用光学习题(第一章部分课后习题)
编号
出处
1_004
P124_8
答：（接上一页）
若透镜为无焦系统，则 Φ 即
n(r2 r1 ) (n 1)d 0
1 0 f
d
n (r2 r1 ) n 1
此时构成望远结构分别 有 f f ' lH lF lF lH 主面和焦面都在无穷远 处
h2 h1 d1tgu1 h1 d1tgu1 d 2 tgu 2 h3 h2 d 2 tgu 2
n1 h h tgu1 1 1 1 1 n1 n1 n1
n2 h2 2 n1 h11 h2 2 1 h11 h2 2 tgu 2 tgu2 n2 n2 n2 n1 n2 n2
d )f f1
lk 400mm lF
所以可以得到
(1 d ) f 400 f1 （2）
n1
ff1 f 2
1
2
n2
像面
由双子系统焦距公式 f1 f 2 f 1200 f1 f 2 d
（3）
H
H1 H1
H2 H2
x2 f 2 2 x1 f 2 4 x1 f 2 0 l2
x1
1 f 2 50 mm 4 物体所处的位置 -50mm x1 100mm
即，物体放在 L1左面150mm以内
(3) 假如双子系统由正负透镜组合
A
1时，如果1 0， 2 0时，
答：由组合系统光焦度公式 1 h h h 1 1 2 2 3 3 h1 如果考虑平行光入射到 这个薄透镜系统， 即 tgu1 0,薄透镜系统处于空气中
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解：
物镜
场镜 转像透镜1 光阑 转像透镜2 分划板 目镜
(• (− f1 '
f2') fe '
=
300 • 300 200 30
= 15
tanW '= Γ tanW ,2W ' = 2× 27.646° = 55.292°
由高斯公式,得l = −53.0303mm
按半渐晕,眼睛能看到的像方视场2 y' = 400× 15 2× 50
2 y = 1 • 2 y' = l • 2 y' = 18.1818mm
β
l'
有一显微镜系统，物镜的放大率为-40，目镜的倍率为15（设均为薄透镜）， 物镜的共轭距为195mm，求物镜和目镜的焦距、物体的位置、光学筒长、物镜 与目镜的间距、系统的等效焦距和总倍率。
y = f ' tanW ', tanW ' = 0.36
De = 2lp ' tanW ' = 21.3333mm
上题中若加入一个-1倍的单组透镜转像系统，筒长增加240mm，求转像透镜 的焦距和通光直径、第一实像面位置处场镜的焦距与通光直径、出瞳距、半 渐晕成像时目镜的通光直径。
①f '转 = 240 / 4 = 60(mm)
lp'=
xp '+ f2 ' =
f2 f2' + − f1'
f2'=
−L Γ
= 10.42 mm
⑥目镜直径 由 （无渐晕）
De − D' = tgW ' 得 2lp '
De = D'+2lp ' tgW ' = 9.86 mm
⑦视度调节
Δl = ± Nf2 '2 = ±0.5 mm 1000
带双组透镜转像系统的望远镜，物镜焦距300mm，目镜焦距30mm，二转像透镜焦距分 别为200mm和300mm，间距250mm。系统的物方视场角2W=4度，有场镜和分划板，物 镜通光口径60mm，为入瞳。求像方视场角，场镜和分划板的直径，如在第一转像透镜 后100mm处设光阑，且使主光线过其中心，求其大小和场镜的焦距，并求系统出瞳位置
f ' = − fo ' fe ' = −2.5 Δ
若le ' =
500,则xe ' =
475,
βe
=
−
xe ' fe '
=
−19
xe
=
−1.31579, xo ' =
xe
+
Δ
= 148.6842,
βo
=
−
xo ' fo '
=
−9.91228
所以xo
=
fo fo ' = −1.51327mm xo '
f2'
W’ lp’
②入瞳出瞳大小 Γ = 0.5D 得 D = 2Γ = 48 mm, D'= D = 2 mm D’与眼瞳相当 Γ
③分划板直径 DF = 2 f1' tgW = 7.54 mm
④像方视场角 tgW ' = Γ tgW 得 W ' = 20.66°,2W ' = 41.32°
⑤出瞳距
D转
=
D
×
2
f '转 f1'
=
48× 120 240
=
24(mm)
② 1 −1 = l' l
1 f'
, 其中l
=
−240,
l'=
120∴
f
'场
=
80(mm)
D场 = 2 f1' tgW = 7.54(mm)
③ 1 −1 = l' l
1
f
' 2
, 其中l
=
−120
−
10,∴
l
' p
= 10.833(mm)
等效总焦距f ' = − fo ' fe ' = −0.416668mm Δ
总倍率M = βo • M e = −600
一个显微镜系统，物镜的焦距为15mm，目镜的焦距为25mm，设均为薄透镜，二者 相距190mm，求显微镜的放大率、物体的位置以及系统的等效焦距和倍率。如果用 来作显微摄影，底片位于离目镜500mm的位置，问整个显微镜系统应向何方向相对
量J。
屏幕1.5m×2m
投影物镜 图片24×32
光源φ 20
− u2
u2 '
− l1
l1 '
l2 '
− l2
①放大倍数β 2
=
l2' l2
=
−
1500 24
,
l2'
=
6000,∴l2
=
−96(mm)
②1 l2'
−1 l2
=
1
f
' 2
∴
f
' 2
=
94.488mm)
D2
/
f
' 2
=1:
4,∴ D2
=
23.622(mm)
(2)Df = −2 fo ' tanW = 20.9525mm, DF = 2 fe ' tanW ' = 31.4287mm (3)For the stop,l = −100, f1' = 200 ⇒ l'
l = −300,l' = 400,⇒ f ' = 171.4286mm
D = Do
f1' = 60× 200 = 40mm
−
0.05⎜⎜⎝⎛
h1 hm
⎟⎟⎠⎞2
+
0.06⎜⎜⎝⎛
h1 hm
⎟⎟⎠⎞4
=
0, ⇒
h1
=
0.91287hm
由
dδL'
d
⎜⎜⎝⎛
h1 hm
⎟⎟⎠⎞
=
−0.1⎜⎜⎝⎛
h1 hm
⎟⎟⎠⎞
+
0.24⎜⎜⎝⎛
h1 hm
⎟⎟⎠⎞3
=
0, ⇒
h1
=
0.6455hm
此时δL'max = δL'0.6455 = −0.01042
解：
根据Lo = 195和βo = −40,得fo ' = 4.64010mm
由M e
=
250 fe '
= 15,得fe ' = 16.6667mm
根据β o
=
−
fo x
得x
=
−0.11600mm
于是lo = −4.75610mm
光学筒长Δ = x' = − fo ' βo = 185.604mm
间距d = fo '+Δ + fe ' = 206.911mm
一双200度的近视眼，其远点在什么位置？矫正时应戴何种眼镜？焦距多大？若镜片 的折射率为1.5，第一面的半径是第二面半径的4倍，求眼镜片两个表面的半径。
解：
R = 2, r = 1 = 0.5m, R
∴ f ' = − 1 = −500mm 2
1 = (n −1)( 1 − 1 ) = (1.5 −1)( 1 − 1 )
1 fe
'
,
⇒
l
p
'
=
29.6296mm
(4)σ = 0.5λ = 0.00275mm A
(5)
Do fo '
=
2(uo '−uo )
=
2( 0.1 3
+
0.1),∴ Do
=
9mm
(6) f ' = − fo ' fe ' = − 33.75× 25 = −8.33333mm
Δ
135 − 33.75
④De
=
2l
' p
tgW ' =
2×10.833× tg 20.66°
=
8.17(mm)
例 作外形尺寸计算：L = 250 mm, Γ = −24, 2W = 1°48'
开氏望远镜，入瞳与物镜重合。
①求两焦距
-W
f1'+ f2 ' = 250 得 f1' = 240 mm
− f1' = −24
f2 ' = 10 mm
解：
d = 20, L = 195, βo = −10,u1'−u1 = 0.6 × (u2 '−u1)
由β
=
u u'
,即
1 β
=
u' u
所以1− βo = u2 '−u1
βo
u1
1− β1 = u1'−u1 = 0.6(u2 '−u1) = 0.6 1− βo
β1
u1
u1
βo
于是⎩⎨⎧ββ12
= =
于物面移动多少距离？整个系统的横向放大率为多少？
解：
fo ' = 15, fe ' = 25, d = fo '+ fe '+Δ = 190 ∴Δ = 150mm
于是βo