2010工程光学(中科院-中科大联合)

中科大九系介绍综述

19
1.智能机械与机器人
我系早在1978年就与日本东京大学进行了机器人研究方面的合作，
并研制出多种示教机器人。在国内外机器人竞赛中也硕果累累：

2002 年 6 月，中国科大机器人代表队参加首届全国大学生机器人电视大赛囊括冠亚军，同年 8 月中国科大机器人代表队在日本东京获得首届亚广联机器人比赛亚军，并获得最佳技术奖。 2002 年，中国科大蓝鹰小型组机器人足球队参加了在上海举行的 “中国机器人竞赛”并取得了冠军。
精密机械与精密仪器系
21
2.微、纳机电系统研究方向
微机电系统是21世纪主要研究方向之一，研究工作在国家自然科学基金、国
家自然科学基金重点项目、科学院和人事部“引进国外杰出人才”基金、教育部留学回国人员基金、中科院“百人计划”基金和985工程重点科研基金等经费的资助下进行。并与日本、西班牙、美国等国家的高校展开合作研究工作，主要研究以下内容：（1）基于LIGA技术的微型机械制造技术研究；（2）飞秒激光双光子细微加工与高密度信息存储技术；（3）新型显微成像技术：利用生物样品和水对软x射线在“水窗”波段的天然吸收衬度差来实现对生物样品的会提显微观测；（4）二维零位光栅：利用一组特殊的编码和对准标记实现二维坐标的高精度零位对准，达到0.01mm精度；（5）微纳机电系统封装技术，包括低温阳极健合和表面活性化常温健合技术；（6）MENS智能材料（PZT制备，刻蚀加工和特性表征技术）；（7）实用微器件的研制，包括纳米计量用的微型传感器陈列，基于压电微探针陈列的超高温密度信息读写头和微阵列式超声、红外成像传感器。
精密机械与精密仪器系
23
其它基金

中国科技大学科研基金（1993-1995） 15万

上海光机所光学工程历年真题(2007-2013)

A
0.55m 时的 no 1.512 ， 63 10.6 10 cm / v ，
10
试计算其半波电压，相应电压时的电光延迟及图示入射线偏振光的输出光偏振状态。 10.填空（12 分，每小题 2 分）（1）照相物镜的相对孔径是，显微镜的数值孔径是
V
。
（2）对于正常人眼，要观察 1m 远的目标，需要调节 “度”近视眼镜。 0.2m ，需配的眼镜为（3）焦距为 100mm 放大镜的放大倍率大约是

角由空气入射到晶体表面。若晶体光轴与晶体平行且垂直于入射面，实际测得输出面上两光束分开的距离为 0.5mm ，试计算该晶体的厚度。
8.(14 分)图示方解石棱镜的主折射率为 n o 1.6408 ，
ne 1.4790
（1）若要使其成为格兰-付科棱镜工作，其直角棱镜底角应为多大？绘出自然光正入射时的传输光路及光的偏振状态。（2）当如图斜入射一平行光时，入射角为多大时该格兰付科棱镜工作失效。 9.（ 10 分）图中 A 为纵向运用的电光晶体 KDP ，在波长
z
c
y
x
n0 1.5442 ， ne 1.5533 ）（12 分）
8.图中 A 为纵向运用的电光晶体
KDP( no 1.512 ， 63 10.6 10 10cm / v )， B 为厚度
A
B
d 10mm 的方解石晶体（ no 1.5246 ，
I
0
M
i
10m ，相干长度 lc 4 的细光束，以 60
角入射到厚度为 h 10m ，折射率为
1

工程光学第二版课后答案

工程光学第二版课后答案【篇一：工程光学第三版课后答案1】中的光速c＝3*108m/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*108m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65 时，v=1.82*108m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s。

3、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、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：(1) 其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。

8、.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）。

工程光学第二版习题答案(李湘宁-贾志宏)汇总重点

工程光学第二版习题答案（李湘宁-贾志宏）汇总重点第一章习题1、已知真空中的光速c＝3m/，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=2.25m/,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99m/,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82m/，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97m/，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24m/。

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某，则可以根据三角形相似得出：所以某=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm。

3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。

若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为某,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。

而全反射临界角求取方法为：其中n2=1,n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径某=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。

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n0inI1,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：n0inI1=n2inI2(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n0inI1.5、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。

关于《工程光学》课程教学的几点探索与实践

关于《工程光学》课程教学的几点探索与实践陈宝玉刘正国冯荣达秦琴（上海第二工业大学电子与电气工程学院，上海 201209）摘要：《工程光学》讲述几何光学和物理光学的基本理论，该课程为“信息显示与光电技术专业”的必修基础课，在整个专业课程体系占据十分重要的地位。

文中介绍了该课程教学内容、教学方法及实践教学的探索与实践，吸收国内外相关课程的先进经验和学生的意见反馈，完善了课程的教学内容和教学方法，并运用于课堂教学实践。

教学中采用了主题研究型的教学方法和方案讨论式教学方法，运用现代化教学手段，课程内容和教学方法紧密联系工程实际并反映了当代光电高新技术的实际应用，激发了学生的学习兴趣，教学质量明显提高。

关键词：工程光学；课程建设；网络教学；教学方法引言《工程光学》是我校信息显示与光电技术本科专业的必修课，本课程教学质量的好坏直接影响到《信息显示技术》、《光电传感与检测》、《激光应用技术》等后续专业课的教学效果。

过本课程的学习使学生掌握光学基本理论与实际应用技术、学会分析与设计光学系统，在掌握传统光学理论的基础上，对现代光学系统原理及成像特性有较深刻的认识，为进一步学习其他光电类课程打下坚实的基础。

《工程光学》课程涉及的教学内容多、理论性偏强。

实际教学中，教学效果一直不够理想。

学生普遍反映概念多、抽象难记；数学公式推导复杂、心生畏惧；理论多实验少；教师讲，学生听，满堂灌的填鸭式教学，教学效果不如预期的理想，学生普遍反映比较难学。

鉴于《工程光学》课程的特点和实际教学中发现的问题，探索和完善课程的教学内容和教学方法势在必行。

课程教材是知识的载体，是教师授课和学生学习的主要工具，教材内容的合适与否对整个教学环节起着关键作用。

但是，大多现有教材知识面涉及过广，内容偏于理论化，和工程实际联系不多，不满足我校应用型技术人才的培养要求，不利于培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

为满足我校培养要求和学生特点，首先重新修订了课程教材，不断完善教学内容，改进教学方法和手段，教学效果获得了明显的改善。

工程光学练习答案(带样题).doc

工程光学练习答案(带样题)期末，东北石油大学审查了09级工程光学的测量和控制材料。

第一章练习1，假设真空中的光速为3米/秒，则计算水中(n=1.333)、皇冠玻璃(n=1.51)、燧石玻璃(n=1.65)、加拿大树胶(n=1.526)、钻石(n=2.417)和其他介质中的光速。

解决方案:当灯在水中时，n=1.333，v=2.25m米/秒，当灯在皇冠玻璃中时，n=1.51，v=1.99m米/秒，当灯在燧石玻璃中时，n=1.65，v=1.82m米/秒，当灯在加拿大树胶中时，n=1.526，v=1.97m米/秒，当灯在钻石中时，n=2.417，v=1.24米/秒。

2.一个物体穿过针孔照相机，在屏幕上形成一个60毫米大小的图像。

如果屏幕被拉开50毫米，图像的尺寸变成70毫米，计算出从屏幕到针孔的初始距离。

解决方案:在同一个均匀的介质空间中，光直线传播。

如果选择通过节点的光，方向不会改变，从屏幕到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形的相似性得到:因此，x=300mm毫米意味着从屏幕到针孔的初始距离是300毫米。

3、一块厚度为200毫米的平行平板玻璃(n=1.5)，下面放一块直径为1毫米的金属板。

如果玻璃板上覆盖有圆形纸片，则要求玻璃板上方的任何方向都不能看到纸片。

这张纸的最小直径是多少？解决方案:如果纸片的最小半径是x，那么根据全反射原理，当光束从玻璃发射到空气中的入射角大于或等于全反射临界角时，就会发生全反射，正是由于这个原因，在玻璃板上方看不到金属片。

全反射的临界角由下式确定:(1)其中N2=1，n1=1.5，根据几何关系，利用平板的厚度和纸张与金属片的半径计算全反射临界角的方法如下:(2)纸张的最小直径x=179.385mm毫米可以通过组合等式(1)和(2)来获得，因此纸张的最小直径为358.77毫米4.光纤芯的折射率是n1.包层的折射率为n2，光纤所在介质的折射率为n0。

计算光纤的数值孔径(即n0sinI1，其中I1是光在光纤中以全反射模式传播时，光在入射端面的最大入射角)。

中科院817光学考研真题参考答案整理(2007~2012)

817光学参考答案（2007~2012）说明：该参考答案为考研期间通过参考各类习题解答，光学类教材以及根据自己所学所理解的知识所编写，部分题目为作者和同学商讨之结果，或有别于其他参考书，见仁见智。

该答案原稿为考研期间整理，其中2010~2011年答案为谢红同学整理，电子档由陈曼同学完成，文中插图由本人整理。

邮箱：ygm01@主要参考书：[1]物理光学与应用光学（第二版）. 石顺祥, 王学恩, 刘劲松. 西安电子科技大学出版社.[2]物理光学与应用光学学习指导书（第二版）.石顺祥,马琳,王学恩.西安电子科技大学出版社.[3]应用光学（第四版）. 李林. 北京理工大学出版社.[4]物理光学（第三版）. 梁铨廷. 电子工业出版社.[5]光学学习指导. 王磊, 刘彦允, 聂娅. 清华大学出版社.[6]工程光学（第三版）. 郁道银, 谭恒英. 机械工业出版社.[7]应用光学试题与解析. 赵钢. 中国科学技术大学出版社.[8]光学指导—考研参考书. 丁文革. 清华大学出版社.[9]光学. 母国光, 战元龄. 高等教育出版社.上帝的骰子2013年5月16日2007年光学答案1.解：由于x 每增加4m µ,相位增加π2,故沿x 方向每增加单位长度，相位增加量为mm mk x /10571.1423×==µπ沿y 轴相位不变化，故,0=k y 故2222(k k k y x z cy −−=）π=1.3851910−×mm 故z=0平面上，t=0时刻相位为：ϕϕ0+=x kx又由x=-5m µ,0=ϕ得πϕ5.20= 故:)5.210385.110571.1()(330),,(πϕ+×+×+++==z x i z y x i e k k k e z y x E z y x 可见波法线在xoz 面内，波法线方向与z 轴夹角为，3648arctan==kk zx α2.解:(1)301=θ47.19sin sin sin 102210==n n n θθ设入射光振幅为E,则E ii ip 2==据菲涅尔公式：）（）（ 47.1930sin )47.30sin(sin )sin(2121−−=+−−==θθθθE E r isrs s =240.0−159.0)tan()tan 2121=+−==θθθθ（EE r iprp p故反射率%14.40414.0)(2122==+=r r p s R 反射光振动面与入射面夹角为48.56arctan==rr ps α(2）31.56arctan==nnB θ69.33902=−=θθB设M 转动后入射平面与图面夹角为0，则:θcos E Ei is= θsin E E i ip =3846.0)sin()sin(22−=+−−==θθθθB B isrs s EEr 0=r p故θcos 3846.0E r E Ei s is rs−== 0==r E E p ip rp 故θ2202cos 148.0I E I rs ==反 1=P反3.解: 如上图所示光路1光程：(01AD n r = 光路2光程：dAB n r 212((=⇒[]dn n DE AD n CF n BC AB n r r x )())(020112−++−++=−=∆ =d n n n )(2cos 2221−++λθ,10λµ==m h ,21sin sin 112==nn θθ 23cos 2=θdx )15.1(22332−++×××=∆λλ=λλλ35.023>++d 又λ4=≤∆lcx λλm x ==∆⇒4 m=4m x d µλλλ105.0)234(==−−=⇒4.解：由λπβb cV sin =得：当R d =βπλπβ=b时，V=0mmm 05909.0109086.55=×=−mm 0721.022.1==θλα5.解：暗纹条件：λθn a =sin ......2,1,0=n 求导 λθθ=∆sin a a a λθλθ≈=∆⇒cos 中央明纹角宽度为aλθ22=∆a f f x λθ22=∆⋅=∆⇒ mxfa µλ28.632=∆=⇒6.解:（1）90sin sin 21n n c=θnn c 12sin=⇒θ0111sin sin cos c n u n n n θθ===u n n u n sin sin 22210=−=⇒（2）1.52.162.1arcsin 22−=u7.解: 如上图示入射光:快）(cos 0t A E y ω= t A E z ωcos 0= 20=eA A 通过晶片后：），2cos(0πω+=t A E y t A E e z ωcos ,=m d d n n e 501062.122−×=⇒−==λππδ设θ为振动方向与y 轴夹角，57.2621arctan ==θ8.解：U n ⋅=3302γσλπδ V n U 750523302==⇒γσλλ光线通过A 晶体后偏转 90成为e 光22202220cos 112sin 21tan +−=（e e n n n θθθα.0tan ==∆⇒ααx 间隔d n 0)2−=θλπcos sin )(222200+=θθθe ee n n n n n π844=9.解:设入射左旋圆偏光为:=+=t A E t A E y x ωπωcos )2cos(2141波片: 22111πλπϕ=−=d n n o e )(4111o e n n d −=⇒λ对2λ: d n n o e 222,2−=λπϕ 442112212,πλλπϕ≈−−=⇒o e o e n n n n 故：+=+=)4cos(2cos(21πωπωt A E t A E y x ，，，，） 0424<−=−=πππδ⇒出射光为左旋椭圆偏光。

09-09-03中国科学院光电技术研究所2010目录

3
1101政治理论
2201英语
3301数学(一)
4810理论力学或815机械设计或857自动控制原理
080401
精密仪器及机械
01精密加工技术与微机械
02光电精密机械测试技术
03纳米驱动定位技术
04光电精密测量技术及仪器
3
1101政治理论
2201英语
3301数学(一)
4810理论力学或815机械设计或857自动控制原理
（201-206任选1科）
301光学检测
302自动控制原理
303误差理论与精度分析
304数字图像处理
305软件基础
（301-305任选1科）
1、自适应光学；能动光学器件；微驱动精密定位技术
姜文汉（院士）
张雨东
许冰
饶长辉
2、超分辨力成像光刻技术
姚汉民
罗先刚
胡松
3、光电探测技术
林祥棣（院士）
高晓东
4、光束控制技术
3301数学(一)
4858电子技术或859信号与系统
081002
信号与信息处理
01成像跟踪技术
02信息获取与处理技术
03高速实时信息处理技术
14
081102
检测技术与自动化装置
01光电检测与自动化装置
02超高精度定位对准及控制技术
03光学波前的检测与控制技术
04工业在线检测技术
6
1101政治理论
2201英语③
13亚波长光电器件
14微电子机械系统(MEMS)
10
①101政治理论
②201英语
③301数学(一)
④806普通物理(乙)或
817光学
复试时选其中一门作为笔试科目：

工程光学习题解答第十章光的干涉

第十一章光的干涉1．双缝间距为1mm,离观察屏1m,用钠光灯做光源，它发出两种波长的单色光nm 0.5891=λ和nm 6.5892=λ，问两种单色光的第十级亮条纹之间的间距是多少？解：由题知两种波长光的条纹间距分别为961131589105891010D e m d λ---⨯⨯===⨯ 962231589.610589.61010D e m d λ---⨯⨯===⨯ ∴第十级亮纹间距()()65211010589.6589100.610e e m -∆=-=⨯-⨯=⨯2．在杨氏实验中，两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率为1.58的透明薄片贴住其中一个小孔时（见图11-17），发现屏上的条纹系统移动了0.5场面，试决定试件厚度。

解：设厚度为h ，则前后光程差为()1n h ∆=- ()1x dn h D∆⋅∴-=230.510100.580.5h --⨯⨯=21.7210h mm -=⨯3．一个长30mm 的充以空气的气室置于杨氏装置中的一个小孔前，在观察屏上观察到稳定的干涉条纹系。

继后抽去气室中的空气，注入某种气体，发现条纹系移动了25个条纹，已知照明光波波长nm 28.656=λ，空气折射率000276.10=n 。

试求注入气室内气体的折射率。

图11-47 习题2 图解：设气体折射率为n ，则光程差改变()0n n h ∆=- ()02525x d dn n h e D Dλ∆⋅∴-==⋅= 9025656.2810 1.000276 1.0008230.03m n n h λ-⨯⨯=+=+= 4． ** 垂直入射的平面波通过折射率为n 的玻璃板，投射光经投射会聚到焦点上。

玻璃板的厚度沿着C 点且垂直于图面（见图11-18）的直线发生光波波长量级的突变d ，问d 为多少时，焦点光强是玻璃板无突变时光强的一半。

解：无突变时焦点光强为04I ，有突变时为02I ，设',.d D 200'4cos 2xd I I I Dπλ== ()'104xd m m D λ⎛⎫∴∆==+≥ ⎪⎝⎭又()1n d ∆=- 114d m n λ⎛⎫∴=+ ⎪-⎝⎭5．若光波的波长为λ，波长宽度为λ∆，相应的频率和频率宽度记为ν和ν∆，证明λλνν∆=∆，对于nm 8.632=λ的氦氖激光，波长宽度nm 8102-⨯=∆λ，求频率宽度和相干长度。