工程光学作业题集
工程光学习题答案
工程光学习题答案第一章习题及答案1、已知真空中的光速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。
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。
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。
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）。
北航工程光学考试题及答案
北航工程光学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的干涉现象产生的条件是：A. 光的频率相同B. 光的相位相同C. 光的振幅相同D. 光的传播方向相同答案：AB2. 以下哪种光学元件可以改变光的传播方向？A. 透镜B. 反射镜C. 滤光片D. 光栅答案：B3. 光学系统中的像差主要包括：A. 球差B. 色差C. 像散D. 以上都是答案：D4. 光的偏振现象说明光是：A. 横波B. 纵波C. 椭圆波D. 圆波答案：A5. 以下哪种材料不是光学材料？A. 石英B. 玻璃C. 塑料D. 橡胶答案：D6. 光纤通信中使用的光纤是：A. 单模光纤B. 多模光纤C. 单模和多模光纤D. 以上都不是答案：C7. 激光的相干性比普通光源好，主要是因为：A. 激光的频率单一B. 激光的相位一致C. 激光的振幅一致D. 激光的强度高答案：B8. 光学系统中的景深是指：A. 物体到镜头的距离B. 镜头到成像平面的距离C. 物体到成像平面的距离D. 允许物体在一定范围内移动而成像仍然清晰的范围答案：D9. 光学成像中，物体与像之间的距离称为：A. 焦距B. 物距C. 像距D. 焦距和物距之和答案：C10. 以下哪个参数不是描述透镜光学性能的？A. 焦距B. 光圈C. 景深D. 分辨率答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 光的折射定律，也称为斯涅尔定律，其表达式为：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2分别是光从介质1到介质2的________和________。
答案：折射率2. 光学系统中，透镜的焦距越短，其视场角越________。
答案：大3. 光学成像中，当物体距离透镜的距离大于透镜的焦距时，成像为________。
答案：实像4. 激光的产生原理是基于________效应。
答案：受激辐射5. 光纤通信中，信号的传输是通过________来实现的。
答案：光波6. 光学系统中，为了减少像差，通常采用________透镜。
华南理工大学工程光学作业10w
位于空气中的两个薄透镜，其参数为 f1 ' ＝ 100mm， f 2 ' ＝70mm， d ＝50mm，求组合系统 的焦距和基点位置。
10.4计算题（参考答案）
令 l1 =- , 按高斯公式和过渡公式有： l1 f1 ' 100mm l2 l1 ' d1 100 50 50 mm l2 ' lF ' f ' l2 f 2 ' 50 70 29.2mm l2 f 2 ' 50 70
光学工程作业Байду номын сангаас讲
作业与思考题十
10.1习题8-1（P367 作图题）
（1）
⑥该光线过⑤点 ①光线延长线过B点 ②光线平行① F ⑦光线延长线过B点 ③ ⑤ ③④得到交点 ④焦平面
F’
A’
A
10.1习题8-1（P367 作图题）
（2）
A
F F’
A’
10.1习题8-1（P367 作图题）
（3）
①该光线延长线过B点 ⑦该光线延长线过B点 B’ F A’ ②光线平行① ③ ④ F’
l1 ' l2 ' 100 29.2 58.4 mm l2 50 d 50 ) 58.4 (1 ) 29.2 mm f1 ' 100
lF ' f '(1
lH ' lF ' f ' 29.2 58.4 29.2 mm 由于光组处于空气中，故有： f f ' 58.4mm lF f (1 d 50 ) 58.4 (1 ) 16.7 mm f1 70
一薄透镜焦距为200mm，一物体位于透镜前 300mm处，求像的位置和垂轴放大率。
工程光学试题
工程光学试题—■判断（分，每题分）1.在介质中，光沿直线传播。
（X）2•同种光在不同介质中传播速度不同，频率不同。
（x）3.全反射发生的条件是光线从光疏介质射向光密介质。
（x）4.孔径角以光线起算转向光轴，顺时针旋转角度为正，逆时针旋转角度为负。
（X）5.在共轴球面光学系统中，横向放大率卩=3,表明该物所成的像为正立像且物像虚实相反。
（v6.垂直于光轴的物平面，其共轭像平面也必然垂直于光轴。
（v）7.在眼睛的光学成像系统中，明视距离就是近点距离。
（x）8.物方焦点和像方焦点，物方主店和像方主点是两队共轭点。
（x）9.对近视眼，显微镜所成的像应位于近视眼的远点上，应将目镜向前调。
（v）10.望远镜能使入射的平行光束仍保持平行地射出光学系统O（V）二.填空（分，每空分）1.一条入射线经转e角的平面镜反射,其反射光线转过兰角，2夹角为a的平面镜，光线从射入到射出总共反射了n次，则其出射线与入射线夹角为2n a。
2.用垂轴放大率判断物、像正倒关系方法：当0>0时正像，0<0时倒像。
3.光楔的顶角为a，则其最小偏向角为（n-1）a。
4.反射棱镜的作用转折光轴、转像、分像（分光、分色）合像。
5.正常眼的远点距为无穷远，近点距为眼前2£0_mm，视度调节范围为10屈光度，明视距离为250mm。
6•设计一个T=5x的放大镜，其焦距f=50mm。
7•已知某望远镜物镜焦距f1D=250mm，f2D=25mm，则该望远镜焦距fD=8,光学筒长L=275mm,放大倍数T=-10，此望远镜为开普勒（开普勒/伽利略）望远镜。
8.某人眼睛在放松状态下只能将位于眼睛前方0・5m处的物体成像在视网膜上，则此人眼睛的度数为一200度，应该戴一副焦距fD=—500mm的眼镜。
三■作图（分，每题分）1.完成光路图，标出A的像AQ，保留作图痕迹。
（1）答案:（2）用图解法求组合光组的基点（基面）的位置。
答案：、设输入为右手坐标系，画出经图中棱镜后的输出坐标系。
工程光学题库(标记版本)
一、 填空题1、光的折射定律数学表达式为__f a λ'__________________ ，反射定律可看作是折射定律在__________时的一种特殊情况。
2、当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 角。
3、光线通过平行平板折射后出射光线方向___ ___,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，侧移量为_____________ 。
4、两列波相干的条件 ____ ___________ ，_____________ _ ， _______ __________ 。
5、单个折射球面横向放大率β= ，当-1<β<0时，成像性质为 。
6、1/4波片的附加相位差为_________________,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为___________________ 。
7、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________________。
n e <n o 的单轴晶体称为______________。
8、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________ ，另一类为___________ 。
9、假设光波的偏振度为p ，则p=0时表示____ ____ ，p=1时表示_____ _____ ,0<p<1时表示_____ _____ 。
10、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，则可观察到若M 1与M 2’间的厚度每减少_______的距离,在条纹中心就 一个条纹。
11、光波的振动方向与传播方向互相____ __,所以光波是___ ____。
12、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=_______ ，条纹间距同时可称为 。
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。
工程光学-参考题,仅供参考!
一、选择题（10个，每题2分）1．可见光的波长（真空中）范围大约是：B（A）3000Å~7000Å （B）380nm~760 nm（C）380Å~760 Å （D）1.0μm~7.0μm2．几何光学所用到的参量有符号规定，下列符号规定中错误的是：B （A）沿轴线段，与光线传播方向相同为正。
（B）光线与光轴的夹角，顺时针为正。
（C）垂轴线段，在光轴以下为负。
（D）相邻两折射面间隔，逆光线方向为负。
3. 共轴球面系统的基本组元是：C（A）反射镜（B）棱镜（C）透镜（D）平面镜4. 像点和像的关系是：（A）像点小于等于像（B）像点小于像（C）像点大于像（D）像点大于等于像5. 理想光学系统中，通过像方节点的出射光线和通过物方主点的入射光线的关系是：B（A）相交B、平行（C）重合（D）无法确定6. 理想共轴球面系统中位于光轴上的物点对应的像点的位置是在：C（A）光轴的上方（B）光轴的下方（C）光轴上（D）无法确定7．对于理想光学系统，可以用牛顿公式或高斯公式计算成像位置，其中：B （A）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统主点和焦点来确定。
（B）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统焦点和主点来确定。
（C）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置均用相对于光学系统焦点来确定。
（D）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置均用相对于光学系统主点来确定。
8．对一个给定的理想光学系统，系统的轴向放大率D（A）是一个常数，与物的位置无关。
（B）不是常数，与物的尺寸有关。
（C）不是常数，但仅与是否成实像关。
（D）不是常数，与物的位置有关。
9．阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数，对于该参数，正确的是：B （A）阿贝常数越小，色散越低。
（B）阿贝常数越大，色散越低。
（C）阿贝常数越小，热膨胀越低。
（D）阿贝常数越大，热膨胀越低。
10．光学量与辐射量间的关系取决于人的视觉特性，人眼对不同波长的光的响应用光谱光效率函数描述。
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)。
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2 2
2
n 2( L x ) (1 x) 2 y ''2
0 Lx
因为 sin I
； sin I ''
( L x) 2 y '' 2
代入并整理得 I I '' ，即的证明。 1-7.证明光线通过两表面平行的玻璃平板， 出射光线和入射光线的方向永远平行。 证明：作出如下图： 由折射定律知：当光线入射平板时有： n sin A n ' sin
1-6.利用费马定理验证反射定律。 证明：光线在两透明介质表面的反射情况如图示，从 A 点到 B 点分别作界面的垂 线 AP、BQ 并令其长度分别为 y '、y '' ，PQ 的长度为 l ，OP 的为 x . A 到 B 点的光程为 x ： AOB n AO n OB n x 2 y 2 n ( L x) 2 y '' 光程为极值的条件为：
解： 已知条件
f 140mm D1 40mm l 50mm
D2 30mm K 1 1 K 2 0.5
L l D2 L 50 30 L D1 L 40
L 200mm
， 200 圆孔为孔径光阑 200， 0 透镜为孔径光阑
＝
证明： 第一个面 已知 r1
n1 n1 n1 n1 l1 l1 r1
l1 r1
n n1 1 n1
n 1 n 1 l1 r1 r1
n1 l1 1 r1 1 l1 n r1 n n1
l1 r1
1
第二个面
已知r2 l 2 l1 d r1 d n2 n n 2 1
解: y 18mm
l 180mm r 30mm
n 1 n 1.52
n n n n l l r l 129.06mm 1.52 1 1.52 1 l 180 30
y l r y l r
18 180 30 y 129.06 30
1 1 1 1 1 1 → → l1 102.86mm l l ' f ' 48 l ' 90
像距为 102.86mm l1' 102.86 2.143 l1 48 D ' D 2.143 10 21.43mm
4
再求 L2 对 L1 的像得：
1 1 1 1 1 1 ' → → l 2 112.5mm ' l 2 l2 f2 50 l 2 30
联合①②式可得 l 故证明成立。
f 'l f ' f ' 1 f' → l 2 f ' l f ' l → l (l f ' )
3-9.有一理想光组对一实物所成的像放大 3 倍的倒像，当透镜想物体靠近 18mm 时，物体所成的像为放大 4 倍的倒像。问系统的焦距为多少？ 解：依题意可得： ① 1
2
2
1 2
3-7． 一个焦距为 f'的正光组一个实物成放大率为β的实像。 试证明物到透镜的距 离为 l
l f'
证明：光学系统的物像方都处于同一介质中， 放大率
l' l' →l ① l
1 1 1 1 f 'l → l' ② l l' f ' 1 / f '1 / l f 'l
W2 21.80
连接入瞳同视场光阑的对角边缘点，所作主光线决定了K 0时的视场角。
5-6. 正薄透镜 L1 和 L2 ，焦距分别为 90mm 和 30mm，孔径分别为 60mm 和 40mm，相隔 50mm，在两透镜之间，离 L2 为 2mm 处放置一直径为 10mm 的圆光阑，实物点位于 L1 前 120mm 处，试求系统的孔径光阑、入瞳、出 瞳的位置和大小。 解：根据孔径光阑的定义可求 P 对 L1 的像， 可以认为 P 到 L1 的距离为相距，求物距：
2
' l2 112.5 2.25 l2 50
D 2' D2 2.25 40 90mm
L2 对 L1 的像距为 112.5mm 21.43 / 2 90 / 2 tgu1 0.087 tgu 2 0.34 20 102.86 20 112.5
u1 u 2 圆孔为孔径光阑，入瞳在 L1 透镜后 102.86mm 处，孔径为 21.43mm
1 n 1 n r1 d l2 r2
l2
r2 (r1 d ) (1 n)(r1 d ) nr2
n n2 l 2 r2 (r1 d ) nr2 1 n 1 (1 n)(r1 d ) nr2 r1 d (1 n)(r1 d ) nr2 2 l2 nr2 r2 1 n (1 n)(r1 d ) nr2 (1 n)(r1 d ) nr2
找到入瞳和视场光阑，连接它们同侧的边缘点，所作主光线决定了K 1的最大视场角
tan W1 D1 / 2 40 / 2 0. 1 L 200
W1 5.71
连接入瞳中心同视场光阑的边缘点， 所作主光线决定了K 0.5时的视场角
tan W2 D1 / 2 40 / 2 0. 4 l 50
光的传播过程中两条法线平行. 当光线从平行板内射出时, 光线的入射角为 . n sin n ' sin n ' sin n sin n sin n sin sin sin 8mm高的物体位于折射球面前180mm处，球面半径r 30mm， n 1，n 1.52，求像的位置、大小、正倒及虚实情况。
出瞳位于 L2 前 2.14mm ，孔径为 10.7mm 。
5
f 3 x1
② 2
f 4 x2
③ x 2 x1 18
f f 18 → f 216mm 4 3 4-2.一个系统由一个透镜和一平面镜组成，如下图示。平面镜 MM ' 与透镜光轴 垂直，透镜前方里平面镜 600mm 有一物体 AB，经透镜和平面镜后，所成虚 像 A' ' B ' ' 距平面镜的距离为 150mm，且像高为物高的一半，试计算透镜的位 置及焦距，并画出光路图。 解： （1）作图
y 8.49 0.47 y 18
y 8.49mm
缩小、倒立、实像
2 10. 已知一个透镜第一面和第二面的半径分别为r1和r2，透镜的厚度为d , 折射率为n。当一个物体置于第一面的球心时，证明该物体的垂轴放 大率为 r2 (1 n)(r1 d ) nr2
联合①②③式可得出
（2）计算 设 AB 像高为 y，A”B ”像高为 y” ，由平面镜性能可知， A’B’的高 y’= y” 由三角形相似可知：
x f' AF O1 F '' AB 2 即 2 ' ' ' f x' O1 F 1 A O1 A B
f f
'
x f ' f x ' 45
综上可得： f 10 ； f ' 10 ； x 20 ； x ' 5 。 所以 O1O2 f ' x ' (15) 30mm ，即透镜位于平面镜左 30mm 处。
3
5 3 . 焦距 f 140 mm 的薄透镜，通光口径为 40 mm ，在镜前 50 mm 处有一 直径为 30 mm 的圆孔，问物体处于什 么范围光孔为孔径光阑 ，处于 什么范围透镜为孔径光 阑？对于物体在无穷远 时，系统无渐晕 （ K 1）及系统有一半渐晕（ K 0 .5）时的视场角各为多少 ？
孔径光阑被它后面的透镜所成的像为出瞳
1 1 1 1 1 1 ' ' l 3' 2.14mm ' l 3 l3 f2 l3 2 30
3
' l3 2.14 1.07 l3 2
‘ D 出瞳 3 D 1.07 10 10.7 mm