应用光学期中试题B
1 信息光电子科技学院《 应用光学 》期中考试试卷B
专业 年级 姓名 学号
一、名词解释（每小题4分，共20分）
1. 完善像；
2. 视角放大率；
3. 折射棱镜的最小偏向角；
4. 渐晕；
5. 主光线。
二、简答题（每小题6分，共30分）
6. 说明三种波面与光线束的对应关系。
7. 解释物像共轭，并分析共轴理想光学系统中，视场光阑、入射窗、出射窗三者的物像共轭关系。
8. 解释光焦度的定义，并说明光学系统光焦度取值为正、负、零三种情况对光线的偏折效果。
9. 阐述显微镜的工作原理，并说明在使用过程中如何满足光瞳衔接原则。
10. 以照相系统为例，解释景深的成因，并分析提高景深的方式。
三、作图题（每小题6分，共12分）
11. 求AB 的像。
12. 判断棱镜系统的转像情况。
11题
12题 四、计算题（共38分） 13．（6分）光线以45度角入射到平面镜上反射后，垂直入射到折射率约为1.5的光楔，若要使得最后的出射光线与入射光线夹角为90度，需要把平面镜顺时针转动1度，问该光楔顶角的大小。
14．（14分）已知一个双凹透镜，1220m m ,20m m r r =-=置于空气中，透镜两球面的顶点间隔
1210mm O O =，折射率为1.5。
现将透镜右侧第二个球面上镀上反射膜，一束细光束自左向右
平行于光轴入射，问该光束最终从系统左方出射时的会聚点落在何处？
15．（18分）有一个正薄透镜L 对左侧某一物体AB 成倒立的实像，物像同高，今将物体向透镜移远100mm ，则所得像高为物高的一半。
（1）求该透镜的焦距。
（2）若此透镜右侧10mm 处有一光孔S ，透镜L 与光孔S 的通光孔径均为22mm ；对于轴上物点A 而言，当其位于最初的位置，试确定此时系统的孔径光阑及入瞳的位置。
应用光学习题
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。
试用作图法对位于空气中的负透镜（）分别对下列物距：求像平面位置。
已知照相物镜的焦距毫米，被摄景物位于距离米处，试求照相底片应放在离物镜的像方焦面多远的地方?设一物体对正透镜成像，其垂轴放大率等于－1 ，试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。
应用光学试题(11月)
应用光学试题一、问答题1、在几何光学框架内，光的传播规律可归纳为四个基本定律，请分别简述其内容。
（1）光的直线传播定律：在各向同性介质中，光沿直线传播。
（2）光的独立传播定律：从不同的光源发出的光束以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影响，各光束独立传播。
（3）反射定律：入射光线、反射光线和投射点法线三者在同一平面内，入射角和反射角二者绝对值相等且符号相反，即入射光和反射光在法线两侧。
（4）折射定律：入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内，入射角的正弦与折射角的正弦之比与入射角的大小无关，而与两种介质的性质有关。
对一定波长的光线，在一定温度和压力的条件下，该笔直为一常数，等于折射光线所在介质的折射率ｎ＇和入射光线所在介质的折射率ｎ之比。
2、请概述光线与波面的概念，以及几何像差与波像差的概念。
（1）几何光学中把光看作是光线。
光波是电磁波，向周围传播，在某一瞬时，其振动相位相同的各点所构成的曲面称为波面。
在各向同性介质中，光沿着波面的法线方向传播，可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。
（2）几何像差是几何光线经过光学系统后的实际光路相对于理想光路个偏离量。
波像差是经过光学系统后的实际波面和理想波面之间的偏差。
3、何为马吕斯定律？光学系统成完善像的条件是什么？（1）马吕斯定律：垂直于波面的光束（法线集合）经过任意多次反射和折射后，无论折射面和反射面的形状如何，出射光束仍垂直于出射波面，保持光线束仍为法线集合的性质；并且入射波面和出射波面对应点之间的光程均为定值。
（2）光学系统成完善像的条件：ａ：点物成点像，即物空间每一点在像空间都有唯一的的点与之对应。
ｂ：物空间每一条线在像空间都有唯一的直线与之相对应。
ｃ：物空间的任一点位于一条直线上，那么在像空间内共轭点必定在该直线的共轭线上。
4、何为阿贝不变量和拉赫不变量？它们的物理意义是什么？（1）阿贝不变量：1111''Q n n r l r l ⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭；其物理意义是，近轴区，一折射面的物空间和像空间的一对共轭点的位置是确定的。
应用光学习题解答13年(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】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mmf2'=物和mmf25'=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I 0，其中，sinI 0=n 2/n 1。
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； 106、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、3010、1011、保持系统的共轴性12、提高数值孔径和减小波长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？答：光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。
物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。
2、如何确定光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。
这些像中，孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。
《物理光学与应用光学》习题及选解(部分)
《物理光学与应用光学》习题及选解（部分）第一章习题1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时，表示为：i E ))65.0(10cos(10152t cz-⨯⨯=π，试求该光的频率、波长，玻璃的折射率。
1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 1014=ν，在z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。
求f x ， f y ， f z 。
1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： (1))sin(0kz t E E x -=ω，)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω，)4cos(0πω+-=kz t E E y ;(3) )sin(0kz t E E x -=ω，)sin(0kz t E E y --=ω。
1-4. 在椭圆偏振光中，设椭圆的长轴与x 轴的夹角为α，椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2，E x 、E y 的相位差为ϕ。
求证：ϕαcos 22tan 220000y x y x E E E E -=。
1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546，11m 1026.1/--⨯-=μλd dn ，求光在该玻璃中的相速和群速。
1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度（表示式中的v 表示是相速度）：(1)电离层中的电磁波，222λb c v +=，其中c 是真空中的光速，λ是介质中的电磁波波长，b 是常数。
(2)充满色散介质（)(ωεε=，)(ωμμ=）的直波导管中的电磁波，222/a c c v p -=εμωω，其中c 真空中的光速，a 是与波导管截面有关的常数。
1-7. 求从折射率n = 1.52的玻璃平板反射和折射的光的偏振度。
入射光是自然光，入射角分别为︒0，︒20，︒45，0456'︒，︒90。
1-8. 若入射光是线偏振的，在全反射的情况下，入射角应为多大方能使在入射面内振动和垂直入射面振动的两反射光间的相位差为极大？这个极大值等于多少？1-9. 电矢量振动方向与入射面成45°的线偏振光，入射到两种透明介质的分界面上，若入射角︒=501θ，n 1 = 1，n 2 = 1.5，则反射光的光矢量与入射面成多大的角度？若︒=601θ时，该角度又为多1-2题用图大？1-10. 若要使光经红宝石（n = 1.76）表面反射后成为完全偏振光，入射角应等于多少？求在此入射角的情况下，折射光的偏振度P t 。
应用光学试题(第一章)
8、反射棱镜就是最典型的现象的一个应用。
全反射
9、光学纤维最基本的原理就是利用原理传光。
全反射
10、NA n0sin I称为光纤的孔径。
数值
11、光纤数值孔径的大小表示光纤接收光能的多少， 其数值孔径越大接收的光能 就越 。
多
12、光学系统最主要的作用之一就是对物体进行，以供人眼观察、照相
倒
17、一般说来凹面镜起会聚作用，凸面镜起作用。
发散
18、对于一个球面反射镜而言，当物体沿光轴前后移动时，像总是以相的
方向移动。
反
19、若空气中一球形透明体能将平行光束会聚于其背面的顶点上， 此透明体的折 射率应为n。
2
20、
II级2空
1、光波的频率比普通无线电波的频率，光波的波长比普通无线电波的
波长。（2分）
（A）不发生改变 （B）减小（C）增大
C
3、同一介质对不同波长的光具有不同的折射率，在对可见光为透明的介质中， 以下哪一种光的折射率最C）绿光（D）黄光
A
4、同一介质对不同波长的光具有不同的折射率，在对可见光为透明的介质中， 以下哪一种光的折射率最大？
过程。
出射光线
26、光线可粗略的理解为很靠近光轴附近的光线， 除此之外的光线即可
称为实际光线。
近轴
27、入射光线与光轴的夹角称为。
物方孔径角
28、光线所在的这个区域称为近轴区（或傍轴区） 。
近轴
29、的条件为：入射光为同心光束时，出射光也为同心光束。
完善成像
30、轴外物点与光轴构成的平面为。
子午面
31、轴向放大率是指光轴上一对共轭点沿移动量之间的关系。
四、要求
为了将来便于建数据库， 我以第一章为例做了个样板， 各位 看看还有什么不妥之处可直接与我联系。初步想法如下：
应用光学测试题
1. 完善成像（三种表述）；
2. 孔径光阑(概念，如何求解)；
3. 理想光学系统的高斯公式，牛顿公式（各变量含义）；
4. 像差（概念，常见像差）
1. 在明视觉的情况下，人眼最敏感可见光波长约为（）。
A. 632nm；
B. 418nm；
C. 555nm；
D. 800nm。
2.以下像差中，与孔径、视场均有关的是（）。
A. 球差；
B. 位置色差；
C. 彗差；
D. 细光束像散。
3. 光线沿某固定方向入射到平面镜上，若平面镜旋转θ角，则反射光线转角为（）。
A. 2 ；
B. ；
C. 2 ；
D. 3 ；
4. 对于照相机系统而言，不正确的表述是（）。
A. 空间物点在底片上成平面上的空间像；
B. 可通过增大光圈获得大景深；
C. 对准平面外的点在景像平面上产生一个弥散斑，其直径与入瞳直径有关；
D. 景象平面上获得清晰像的物空间深度称像空间的景深。
5.MM’为一薄透镜的光轴，B为物点，B’为像点，采用作图法求解薄透镜的主点及焦点位置。
6.判断棱镜系统的出射像坐标
1.在水深h处仰望水面，能观察到明亮水面的直径D为多大？设水的折射率为n，空气折射率为1。
2.一薄透镜焦距f’=-f=200mm，物体A位于透镜前300mm处，求像的位置和垂轴放大率。
4.半径为r=10mm的空气-玻璃介质折射球面，已知空气的折射率n=1，玻璃介质折射率n’=1.5，物点A位于折射面顶点O左侧40mm处，求像点A’的具体位置。
5.已知远视眼的近点lp=-400mm，需加校正透镜的光焦度为多大，才能看清眼前250mm处的物体。
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 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1122111nr f 'r d (n )n()(n )r r =⎡⎤--+-⎢⎥⎣⎦，11H n l'f 'd nr -=-，21H n l f 'd nr -=-，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150f mm '=，2150f mm '=-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12β⨯=-，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1：11100f f '=-=，口径140D =；透镜2：22120f f '=-=，口径230D =，它和透镜1之间的距离为120d =；光阑3口径为20mm ，它和透镜2之间的距离230d =。
物点A 的位置1200L =-，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）试题标准答案及评分标准用纸课程名称：应用光学 （A 卷）一、选择题（每题2分，共10分）1．B ；2．A ；3．C ；4．C ；5．D二、填空题（每题2分，共10分）1．物镜的像方焦点F '物到目镜物镜焦点F 目之间的距离 2．又叫后截距，用Fl '表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离 3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别4．入瞳直径D 和物镜焦距f '物之比D f '物5．假设物空间不动，棱镜绕P 转θ，则像空间先绕P ’转1(1)n θ--，后绕P 转θ三、简答题（每题4分，共20分）1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。
物理光学与应用光学考题
中北大学《物理光学与应用光学》考试重点班级：10050141姓名：X X学号：10050141XY1、在双轴晶体中，为什么不能采用。
光与e光的称呼来区分两个正交线偏正光？（P213）当波矢k沿着除两个光轴和三个主轴方向传播时，过折射率椭球中心且垂直于k的平面与折射率椭球的截线均为椭圆，这些椭圆不具有对称性，相应的两个线偏振光的折射率都与k的方向有关，这两个光均为非常光。
故在双轴晶体中，不能采用o光与e光的称呼来区分两个正交线偏正光。
2、渥拉斯顿棱镜的工作原理：（@u2aicsin［（〃。
-代）tan。
］,角随入射光波长分离的不同稍有变化）；格兰-汤普森棱镜的工作原理：（格兰••汤普森棱镜利用全反射原理工作的，存在着入射光束锥角限制）。
（P223）3、简述折射率椭球的两个重要性质？折射率椭球方程是？（P206）折射率椭球的两个重要性质：①与波法线k相应的两个特许折射率於和分别等于这个椭圆的两个主轴的半轴长。
②与波法线k相应的两个特许偏振光D的振动方向/和d",分别平行于G和几。
T折射率椭球方程：工+工+工=1% W 珥4、什么是“片堆”？简述利用“片堆”产生线偏振光的工作过程？（P36）片堆是由一组平行平面玻璃片叠加在一起构成的，将一些玻璃放在圆筒内，使其表面法线与圆筒轴构成布儒斯特角。
工作过程：当自然光沿圆筒轴以布備斯特角入射并通过片堆时，因透过片堆的折射光连续不断地以相同的状态入射和折射，每通过一次界面，都从折射光中反射部分垂直纸面分量, 最后使通过片堆的透射光接近为一个平行入射面振动的线偏振光。
cD = s Q n2E L5、晶体光学的两个基本方程：（彳r）,物理意义：（决定了在晶体中传播的单1—亠2色平面光波电磁波的结构，给出了沿某个k （s）方向传播的光波D （E）与晶体特性n （山）的关系）。
（P197 & P198）6、散射：光束通过不均匀介质所产生的的偏离原来传播方向像四周散射的现彖叫做光的散射；根据散射光波矢k和波长变化与否可分为两种：散射光波矢k变化，但波长不变的散射有（瑞利散射、米氏散射、分子散射）；散射光波矢k和波长均变化的散射有（喇曼散射、布里渊散射）；光的方向相对于入射光改变而波长也改变的散射有（喇曼散射、布里渊散射）（P286）7、什么是基模高斯光束（pl2） ?基模高斯光束的特性有哪些（pl3） ?什么是消失波？消失波具有哪些特点（p39） ?解：高斯光束：由激光器产生的激光既不是均匀平面光波，也不是均匀球面波，而是振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波，简称高斯光束。
应用光学试题(第二章)
应用光学试题第二章一、填空题（建议每空1分）（请同学们不要写错别字，数字不要用大写，术语要标准，否则按错处理，不要用科学记数法如4101⨯）I 级I 级1空1、 焦点又称为后焦点或第二焦点。
像方2、过像方焦点'F 作一垂直于光轴的平面即为 焦平面。
像方3、像方焦点'F 是像方焦平面上的一个特殊点，该点对应的是物方孔径角=u 度的一束平行于光轴的平行光。
4、从物方焦点F 发出的光经过系统后均为平行于 的光。
光轴5、过 作垂直于光轴的平面称为物方焦平面。
物方焦点6、垂轴放大率为=β 倍的这对共轭平面为主平面（简称主面）。
17、主平面与光轴的交点称为 。
主点8、像方主平面与 的交点称为像方主点'H 。
光轴9、焦距属于沿轴线段，以各自的 为原点判断其符号。
主点10、 焦距可表示式为tguh 。
物方11、光学系统的 可以看作是焦距的另外一种表示形式， 光焦度12、 是指角放大率1+=γ的一对共轭点。
节点13、经过物方节点的光线其共轭光线经过 节点。
像方14、 法主要是应用光学系统基点和基面的性质，通过选用适当的光线或辅助线画出其共轭光线的方法。
图解15、牛顿公式是以各自的为原点确定物、像的具体位置。
焦点16、高斯公式是以为原点来描述物、像的具体位置。
主点17、将一个正单透镜与一个负单透镜进行胶合，称之为透镜。
双胶合18、望远系统是最典型的光学系统，其系统焦点位于无穷远处，焦距为无限大。
无焦19、望远系统的光学间隔=∆。
20、是由两个折射面包围的一种透明介质构成的光学元件，折射面可以是球面、平面或非球面。
透镜21、是指当透镜的厚度与焦距或曲率半径相比是一个很小的数值时，厚度d可忽略不计的透镜。
薄透镜22、透镜主平面与之间的距离为焦距。
焦点23、透镜物与像之间的距离称为。
共轭距24、筒长L是指第一个光组到之间的距离。
像面（或像平面）25、是指系统最后一面到像平面之间的距离。
后工作距离26、按照透镜形状的不同，正透镜又可分为透镜、平凸透镜及月凸透镜，双凸27、负透镜又分为透镜、平凹透镜及月凹透镜，其特征是中心厚度比边缘厚度薄。
应用光学习题(含答案).docx
应用光学习题本习题供学习、复习使用。
精练这些习题及作业和课件上的例题有助于掌握、理解应用光学课程的基本知识、理论和规律。
应用光学的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。
本习题仅供课程学习时参考。
习题中一些问题提供了解答，限于时间，其它则略去。
一、筒答题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自钱传播定律、独立传播定W：、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。
反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角：折射定律：折射光线位于入射面内：入射角和折射角正弦之比，对两种定的介j员来说，是=个和入射角无关的常数n isin/，-msin/。
22、理想光学系统的基点和基面有哪些？理想光学系统的基点包指物方焦点、｛象方焦点；物方主点、像方主点：物方节点、像方节点。
基面包括：物方焦平丽、像方然平面：物方主平丽、像方主平面；物方节平面、像方节平面。
3、什么是光学系统的孔役光阑和视场光阙？答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阔。
晴荡艾丽王辅前有字亩7茧事宝肯车夜夜古国的光册J。
4、常见非正常跟有哪两种?如何校正常见非正常1'常见正常目艮包括近视酬远视盹近视眼将工二（远附近点）矫正到无限远，远视眼，将一丘丛（远点就近点）矫正到明视距离。
3、光'于系统极限分辨角为多大?采取什么途径可以提岗极限分辨角？答：衍射决定的极限分辨角为0=3®。
可见其与波长和孔役有关。
订蔬小波长D和增大孔径可以提高光学系统的分辨率。
I什么是共和1）也学系统、元学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共制线通过系统各表面的幽率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。
物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。
、如何确定光学系统的视场Jt阙？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间；这些像中，孔径对入暗中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阙。