(完整版)工程光学下习题库整理
工程光学练习题与解答
工程光学练习题与解答工程光学练习题与解答光学作为一门应用广泛的工程学科，对于工程师们来说是非常重要的一门课程。
理解光学原理和应用是工程师在设计和制造光学器件和系统时必备的技能。
为了帮助读者更好地理解和掌握工程光学知识，本文将提供一些光学练习题和详细的解答。
1. 一个平行光束垂直入射到一个半径为R的球面透镜上，透镜的焦距为f。
求出该透镜的曲率半径和球面上的光焦点位置。
解答：根据透镜公式，1/f = (n-1)(1/R1 - 1/R2)，其中n为透镜的折射率，R1和R2分别为透镜两个球面的曲率半径。
由于球面透镜是对称的，所以R1 = R2 = R。
将入射光束的方向与透镜法线方向垂直，可以得到R = 2f。
由于光线垂直入射到球面透镜上，入射角为0，根据球面折射定律，折射角为0。
因此，光线通过透镜后仍然是平行光束，光焦点位置在无穷远处。
2. 一个凸透镜的焦距为20cm，物距为30cm。
求出像的位置和放大倍数。
解答：根据薄透镜公式，1/f = 1/v - 1/u，其中f为透镜焦距，v为像距，u为物距。
代入已知数据，得到1/20 = 1/v - 1/30。
解方程得到v = 60cm。
根据放大倍数公式，放大倍数为m = -v/u。
代入已知数据，得到m = -60/30 = -2。
由于负号表示像是倒立的，所以像是倒立的，并且放大倍数为2。
3. 一个凹透镜的焦距为-15cm，物距为30cm。
求出像的位置和放大倍数。
解答：由于凹透镜的焦距为负值，所以可以根据薄透镜公式得到1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
代入已知数据，得到1/-15 = 1/v - 1/30。
解方程得到v = -10cm。
根据放大倍数公式，放大倍数为m = -v/u。
代入已知数据，得到m = -(-10)/30 = 1/3。
由于负号表示像是倒立的，所以像是倒立的，并且放大倍数为1/3。
4. 一个平行光束垂直入射到一个半径为R的球面镜上，镜的焦距为f。
物理学：工程光学考试答案(题库版)
物理学：工程光学考试答案（题库版）1、名词解释复消色差物镜正确答案：三条谱线之间的轴向色差经过校正的物镜。
2、问答题棱镜和光栅产生的光谱特征有何不同？正确答案：它们光谱主要区别是：（1）光栅光谱是一个均匀排列光谱，（江南博哥）棱镜光谱是一个非均匀排列的光谱。
（2）光栅光谱中个谱线排列是由紫到红（光）棱镜光谱中各谱线排列三由红到紫（光）（3）光栅光谱有级，级与级之间有重叠现象棱镜光谱没有这种现象。
光栅适用的波长范围较棱镜宽。
3、名词解释虚像点正确答案：发撒的出射同心光束的会聚点。
4、单选原子吸收线的劳伦茨变宽是基于（）。
A.原子的热运动B.原子与其它种类气体粒子的碰撞C.原子与同类气体粒子的碰撞D.外部电场对原子的影响正确答案：B5、名词解释视场正确答案：物空间中，在某一距离光学系统所能接受的最大物体尺寸，此量值以角度为单位。
6、问答题同一物体经针孔或平面镜所成的像有何不同？正确答案：由反射定律可知，平面镜的物和像是关于镜面对称的。
坐标由右旋坐标系变为像的左旋坐标系，因此像和物左右互易上下并不颠倒。
即物体经平面镜生成等大、正立的虚像。
物体经针孔成像时，物点和像点之间相对与针孔对称。
右旋坐标系惊针孔所成的像仍为右旋坐标系，因此像和物上下左右都是互易的，而且像的大小与针孔到接受屏的距离有关，即物体经针孔生成倒立的实像。
7、填空题发射光谱定性分析，常以（）光源激发。
正确答案：直流电弧8、填空题在进行光谱定性全分析时，狭缝宽度宜（），目的是保证有一定的（），而进行定量分析时，狭缝宽度宜（），目的是保证有一定的（）。
正确答案：窄；分辨率；宽；照度9、名词解释临界角角正确答案：光密介质到光疏介质出现全反射现象，产生全反射现象时的最小入射角称为临界角。
10、名词解释波像差正确答案：当实际波面与理想波面在出瞳处相切时，两波面间的光程差就是波像差.11、问答题PLC与FBT光分路器相比有哪些优点？正确答案：与传统的采用光纤熔融拉锥工艺制作的器件相比，PLC光分路器具有工作波长宽，通道损耗均匀性体积小，工作温度范围宽，可靠性高等特点，目前是PON接入网中连接OLT和O NU并实现光信号功率分配的首选.12、填空题等离子体光源（ICP）具体有（），（）等优点。
应用光学，工程光学经典习题，例题汇总
α+β
40º
αα
β
β
α
2 40 20
180 - 90 - 60
由h1 sin I1 n2 sin I2
1*sin n2 sin
n2
sin
sin
2 sin
50
4、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。
解：
n1 1, n1' n2 n, n2' 1
图 1-24
根据题意将 F1，, F1', F2，F2'等表示在图1- 24上 ，由图得到光学筒长为：
d f1' f2 75 100 100 125mm
由下式确定组合焦点位置
xF'
f2 f2'
-100 *100 -125
-80mm
xF
f1 f1'
100 *100 125
80mm
前面已求得组合系统焦距为 f ' 80mm, f 80mm 由组合焦点位置便可得到主
600 300
2
4.两块相距 75mm，焦距都是 100mm（即 f1 f2 100mm ）的薄透镜组 合，第一透镜前 50mm 处有一物点 A，求该组合系统的焦距及像的位 置。
解：由组合焦距公式
1 f'
1 f1'
1
f
' 2
d
f1'
f
' 2
，将
f1'
f
' 2
100mm, d
75mm代入，得系
R2
6、人眼垂直看水池深处 1m 的物体，水的折射率为 1.33，试问
该物体的像到水面的距离是多少？
物理学：工程光学试题(题库版)
物理学：工程光学试题（题库版）1、单选原子发射光谱定性工作中，对粉末样品经常采用（）作为支持电极。
A、石墨电极B、铜电极C、锌电极D、银电极正确答案：A2、名词解释光程正确答案：光经过的实际路径长度与所在介质（江南博哥）折射率的乘积3、问答题什么叫“畸变”？它与什么因素有关？正确答案：轴外点的宽光束和细光束都有像差存在，即使只有主光线通过光学系统，由于球差影响，它不能和第二近轴光一致，主光线和高斯像面焦点的高度不等于理想像高，其差别就是系统的畸变。
4、名词解释电光效应正确答案：在电场作用下，可以使某些各向同性的透明介质变为各向异性，从而使光产生双折射，这种现象称为电光效应。
5、名词解释弧矢平面正确答案：包含主光线，且与子午平面正交的平面。
6、填空题我们通常把分界面两边折射率高的介质称为光密介质，折射率低的介质称为（）。
正确答案：光疏介质7、单选采用调制的空心阴极灯主要是为了（）。
A.延长灯寿命B.克服火焰中的干扰谱线C.防止光源谱线变宽D.扣除背景吸收正确答案：B8、问答题正弦光栅在自身所在平面内分别平移和转动时，对夫琅禾费衍射场的衍射斑有什么影响。
正确答案：正弦光栅在自身所在平面内移动时衍射斑光强分布不变，相位分布发生变化。
在自身平面内转动时，衍射光强和相位分布都发生变化。
9、名词解释物方远心光路正确答案：光学系统的物方光线平行于光轴，主光线的汇聚中心位于物方无限远处.10、填空题发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称（）正确答案：波面11、填空题棱镜摄谱仪的结构主要由（），（），（），（）四部分（系统）组成。
正确答案：照明系统；准光系统；色散系统；投影系统12、名词解释物方空间正确答案：所有实物点和虚物点的集合构成的空间。
13、填空题交流电弧的激发能力强，分析的重现性好，适用于（），不足的是蒸发能力也稍弱，灵敏度稍低。
正确答案：定量分析14、问答题什么是景深，照相物镜的景深与什么有关？正确答案：能在像面上获得清晰像的物空间的深度是系统的景深。
后六章工程光学习题及解答
I1]) / 1.471 相同，故前光线的光程差为 OPD ([ AO] [ A1
后光线：以 M 面作为起始面，后光线的初始数据为：
X 1 DEP /2,Y1 L tan U， Z1 0 K1 0, L1 n1 sin U , M1 n1 cosU
[AO]=[AB]+[BC]+[CD]+[DE]+[EF]+[FG]+[GH]-[HO]; 计算可得每一段的光程为： [AB]=0.311mm，[BC]=8.119mm，[CD]=8.380mm， [DE]=2.689mm，[EF]=7.121mm，[FG]=4.341mm， [GH]=69.847mm，[HO]=80.533mm. 故主光线的光程为：[AO]=20.274mm. 上光线：同样以 M 面作为起始面开始光线追迹，依次经过每个折射面，到达高斯像面后反 向追迹到参考波前，可得到上光线的光程. 上光线的光程为：
OPD
子午面
H1 H
M
I1
A1
A1'
出瞳
F1
D1
E1
上光
G1
G
线
B1
C1
D
B
E
F
主光
线Leabharlann 高 斯 像 面AT
C
O
线 下光
参考波前 实际波前
提示：主光线和其它光线分别从垂直于主光线并过T点的切平 面进行光线追迹至参考球，再求它们间的光程差
图 7.1 解： （1）确定照相物镜的入瞳位置 L ：由于系统没有专门设置的光孔，这里假设第四面为孔 径光阑.于是先根据 ynu 光线追迹方法计算入瞳的位置（逆光线计算）.设轴上点发出的光线 在 第 一 面 上 的 高 度 为 y1 10mm ， 物 距 此 时 等 于 间 隔 t1 1.6mm ， 所 以 ，
工程光学课程的部分习题和答案
第一章习题1、已知真空中的光速c＝3×108 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。
2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：,所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有：n0sinI1=n2sinI2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：(2)由（1）式和（2）式联立得到n0 sinI1.5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
如果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。
解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决，设凸面为第一面，凹面为第二面。
（1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式：会聚点位于第二面后15mm处。
（2）将第一面镀膜，就相当于凸面镜像位于第一面的右侧，只是延长线的交点，因此是虚像。
光学部分-教材下册习题及答案
光学部分-教材下册习题及答案第17章波动光学课后习题知识点1题：光程概念；2，3，4，5题：杨⽒双缝， 6，7，8题：平⾏膜⼲涉， 9．10．11题：劈尖膜⼲涉， 12题：⽜顿环，13，14题：迈克尔孙⼲涉仪， 15，16，17题：单缝， 18，19题：分辨本领，20，21，22，23，24题：衍射光栅，25光栅分辨本领 26，27题：X-ray 晶体衍射， 28，29，30题：马吕斯定律，3，32，33题：布儒斯特定律，34，35题：四分之⼀波⽚偏振光⼲涉第⼗七章波动光学习题与答案17．1．由光源S 发出的600nm λ=的单⾊光，⾃空⽓射⼊折射率n=1.23的⼀层透明物质，再射⼊空⽓(如图)，若透明物质的厚度为d=1.00 cm ，⼊射⾓30θ=?，且SA=BC=5.00cm 。
求：(1) 1θ为多⼤？(2) 此单⾊光在这层透明物质⾥的频率、速度和波长各是多少？ (3) S 到C 的⼏何路程为多少？光程为多少？ [答案：(1)?=241θ (2)1487510;2.4410/;4.8810Hz v m s mνλ-=?=?=? (3)⼏何路程11.1cm; 光程11.3cm ]17.2单⾊光射在两个相距d =0.02mm 的狭缝上, 在缝后D =100mm 处的屏幕上,第1明纹与第4明纹间的距离为L =7.5mm,求此单⾊光的波长。
若⽤⽩光照射,将会看到什么现象？[答案：500nm,⽩光照明将出现彩⾊条纹]17.3杨⽒双缝实验中的缝距d =2mm,受到受到λ=750nm 和λ'=900nm 混合光照射,观察屏离两缝2m 远,试问距离中央亮纹多远处,两组⼲涉条纹的亮纹发⽣第⼀次重叠？[答案：0.45cm]17.4 在双缝⼲涉实验中,⽤折射率n =1.58的玻璃膜覆盖在⼀条缝上,这时屏幕上的第7级明条纹移到原来的中央明纹位置,若⼊射单⾊光波长为550nm,试求此玻璃膜的厚度. [答案：6637nm] 17.5在杨⽒⼲涉实验中,⽤波长632.8nm 的氖氖激光束,垂直照射间距为1.14mm 的两个⼩孔；⼩孔⾄屏幕的垂直距离为1.50m.习题17.1图习题17.4图试求在下列两种情况下屏幕上⼲涉条纹的间距：（1）整个装置放在空⽓中；（2）整个装置放在n =1.33的⽔中.[答案：0.83mm,0.63mm]17.6太阳光以⼊射⾓i =520射在折射率为n 2=1.4的簿膜上,若透射光呈现绿⾊（波长为=500nm ）.试问该簿膜的最⼩厚度为多少？[答案：216nm]17.7垂直⼊射的⽩光从肥皂膜上反射,对680nm 的光产⽣⼲涉亮纹,⽽对510nm 的光产⽣⼲涉暗纹,其它波长的光经反射并没有出现⼲涉暗纹,设薄膜折射率n =1.33,厚度均匀.试问该肥皂膜的厚度为多少？[答案：383nm]17.8采⽤阳极氧化过程,在抛光的铝板上淀积⼀层厚度为250nm 、折射率为1.8的透明氧化铝薄膜.试问⽤此铝板制成的器具在⽩光下观察时呈什么颜⾊？假定光是垂直⼊射的. [答案：450nm,反射光呈蓝⾊]17.9利⽤劈尖⼲涉可以测定细⾦属丝的直径,其⽅法是把⾦属丝夹在两块平板玻璃之间,以形成空⽓劈尖.观察板画上条纹间的距离,即可算出⾦属丝的直径D ．设相邻条纹间的距离为e ,⾦属丝与劈尖顶点的距离为L ,所⽤单⾊光波长为λ，求丝的直径. [答案：2LD eλ=]17.10 ⼀玻璃劈尖，折射率n=1.52。
工程光学下习题库整理
1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ´，则其衍射暗条纹间距e 暗=f aλ'，条纹间距同时可称为线宽度。
3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1(1)d n- 。
4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 菲涅耳衍射，另一类为 夫琅禾费衍射 。
5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。
n e <n o 的单轴晶体称为负单轴晶体 。
6．1/4波片的附加相位差为(21)0,1,2, (2)m m π+=±±,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为 椭圆偏振光或圆片遮光 。
8．两列波相干的条件 有方向相同的振动分量 、振动频率相同 、 相位差稳定_。
9.假设光波的偏振度为p ，则p=0时表示 自然光，p=1时表示线偏振光,0<p<1时表示部分偏振光。
10.菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是明的，也可能是暗的，而夫琅和费衍射图样的中心点是明 的。
11.光波的振动方向与传播方向互相 垂直 ,所以光波是横波 。
12.当自然光以布儒斯特角入射至两各向同性介质界面上，其反射光为线偏振光，折射光为_部分 偏振光。
14.在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜M 1、M 2严格垂直，则此时发生 等倾（等倾或等厚）干涉，可观察到中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘密_（描述条纹特点）,若M 1与M 2’间的厚度每减少2λ的距离,在条纹中心就消失 一个条纹。
17.一般获得相干光的方法有两类：分波面法和 分振幅法 。
18.牛顿环是一种等厚（等倾或等厚）干涉条纹，反射式牛顿环中心总是暗（亮或暗）的。
20．迈克耳逊干涉仪的一个反射镜移动0.33mm 时，测得条纹变动192次，则所用光源的波长为3437.5nm 。
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的光形成的牛顿环。
若使平凸透镜慢慢地垂直向上移动，从透镜顶点与平面玻璃接触到两者距离为
纵波的一个最明显标志，只有横波
的狭缝。
若对应于夫琅禾费单缝衍射的第一最小值位
差该变量为A
（A）2（n-1）d （B）2nd （C）nd （D）（n-1）d （E）nd /2
6.牛顿环的实验装置是以一平凸透镜置于一平板玻璃上。
今以平行单色光从上向下投射，并从上向下观
察，观察到有许多明暗相间的同心圆环，这些圆环的特点为：D
（A）接触点是明的，明暗条纹是等距离的圆环
（B）接触点是明的，明暗条纹不是等距离的圆环
（C）接触点是暗的，明暗条纹是等距离的圆环
（D）接触点是暗的，明暗条纹不是等距离的圆环
（E）以上均不正确
8.光学仪器的分辨本领将受到波长的限制。
根据瑞利判据，考虑由于光波衍射所产生的影响，试计算人
眼能区分两只汽车前灯的最大距离为多少公里？设黄光的波长λ=500nm；人眼夜间的瞳孔直径为D=5mm；两车灯的距离为d=1.22m。
C
（A）1 （B）3 （C）10 （D）30 （E）100
10.在下列几种说法中，正确的说法是C
（A）相等光程的几何距离必然相等
（B）几何距离大的其光程必然较大
（C）相同的光程必然有相同的对应的真空距离
（D）上述说法都不正确
11.右旋圆偏振光垂直通过1/2波片后，其出射光的偏振态为C
（A）线偏振光（B）右旋椭圆偏振光（C）左旋圆偏振光
（D）右旋圆偏振光（E）左旋椭圆偏振光
12.借助玻璃表面上涂以折射率n=1.38的MgF2透明薄膜，可以减少折射率为
n´=1.60的玻璃表面的反射，若波长为5000Ǻ的单色光垂直入射时，为实现最小的反射，此薄膜的厚度至少应为：C
（A）50Ǻ（B）300 Ǻ（C）906 Ǻ（D）2500 Ǻ
13.把两块偏振片一起紧密地放置在一盏灯前，使得后面没有光通过，当一块偏振片旋转180°时，会发
生何种现象？B
（A）光强增加然后减小到不为零的极小值
（B）光强增加然后减小到零
（C）光强始终增加
（D）光强增加，尔后减小，然后再增加
（E）光强增加，减小，增加，然后再减小
a r e g o o d 的钠黄光垂直照明该装置， 0.1178mm mm =
A
l l t h i n g s i n t h e i r b e i n g r e g o o 2、在下图中，A 、B 是两块玻璃平板，D 为金属细丝，0为A 、B 的交棱。
（1）设计一测量金属细丝直径的方案；
（2）若B 表面有一半圆柱形凹槽，凹槽的方向与A 、B 交棱垂直，问在单色光垂直照射下看到的条纹形状如何？
（3）若单色光波长λ=632.8nm ，条纹的最大弯曲量为条纹间距的
t i m e a n d A l l t h i n g s i n t h e i r b e i n g a r e g o o d f o r s o
3、一块闪耀光栅宽度为260mm ，每毫米有300个刻槽，闪耀角为77°12’（1）求光束垂直入槽面射时，对于波长为500nm 的光的分辨本领；（2）光栅的自由光谱范围；
（3）试与空气间隔为10mm 、精细度为25的F-P 标准具的分辨本领和自由光谱范围做比较。
4、一束单色光垂直入射在光栅常数为0.006mm 的衍射光栅上，观察到第二级亮条纹出现在sin θ=0.20处（ θ 为衍射角），第三级亮条纹缺级。
求：（1）入射单色光的波长；（2）光栅狭缝的宽度；
（3）在屏上最多能看到的亮条纹数。
5、在通常的亮度下，人眼瞳孔直径约为2mm ，若视觉感受最灵敏的光波长为550nm ，试问：（1）人眼的最小分辨角是多少？
（2）在教室的黑板上画的等号的两横线相距2mm ，坐在距黑板10m 处的同学能否看清？。