光学cad答案二
工程光学第二章练习参考答案
(5)
n sinU NA sinU 0.1
U 5.73917 D 2( ltgU ) 2(45 tg 5.73917 ) 9.045mm
(5)
lz 160 D D' 1.667 9.00mm lz ' 29.63
(6)
-l (6)
l’ 180 -lz
h3 h2 d 2 tgu2 ' 12 10 0.04 11.6 tgu3 ' tgu3 h3 11.6 0.04 0.156 f3' 100
第二章 17
F’ 求物方参数。反向算。 h1=10
H’
u3’
f’
h1 10 f ' 64.102564 tgu3 ' 0.156 h3 11.6 lF ' 74.35897 tgu3 ' 0.156
第二章 17
求物方参数。反向算。
h1=10
H’
u3’
F’
f1 ' 50, f 2 ' 50, f 3 ' 100 d1 d 2 10
f’
lF’
tgu1 ' tgu2
h1
f1 '
10
50
0.2
h2 h1 d1tgu1 ' 10 10 ( 0.2) 12 tgu2 ' tgu3 tgu2 h2 f2' 0.2 12 50 0.04
第二章 ３
y H -f d 1140mm 7200mm H’ f’ y’
l ' l 10
l d l ' 7200 2 f ' d 1140 1 1 1 l' l f'
工程光学习题参考答案第二章理想光学系统
第二章 理想光学系统1.针对位于空气中的正透镜组()0'>f 及负透镜组()0'<f ，试用作图法分别对以下物距 ∞---∞-,,2/,0,2/,,2,f f f f f ,求像平面的位置。
解：1.0'>f ()-∞=l a()'2f l b -=()f f l c =-=()/f l d -=()0=l e()/f l f =')(f f l g -=='22)(f f l h -==+∞=l i )(2.0'<f -∞=l a )(l b )(=l c =)(/)(f l d -=0 el(=)f=l2/ (f)()fg=l(=h)ll i)(+∞=2. 已知照相物镜的焦距f’＝75mm,被摄景物位于（以F 点为坐标原点）=x ,2,4,6,8,10,m m m m m -----∝-处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方。
解： （1）x= -∝ ，xx ′=ff ′ 得到：x ′=0 （2）x ′= （3）x ′= （4）x ′= （5）x ′=（6）x ′=3.设一系统位于空气中，垂轴放大率*-=10β，由物面到像面的距离（共轭距离）为7200mm ， 物镜两焦点间距离为1140mm 。
求该物镜焦距，并绘出基点位置图。
解:∵ 系统位于空气中，f f -='10''-===ll y y β 由已知条件：1140)('=+-+x f f7200)('=+-+x l l解得：mm f 600'= mm x 60-=4.已知一个透镜把物体放大*-3投影到屏幕上，当透镜向物体移近18mm 时，物体将被放大*-4，试求透镜的焦距，并用图解法校核之。
解：方法一：31'11-==l l β ⇒ ()183321'1--=-=l l l ①42'22-==l l β ⇒ 2'24l l -= ② 1821+-=-l l ⇒ 1821-=l l ③ '/1/1/11'1f l l =-'/1/1/12'2f l l =-将①②③代入④中得 mm l 2702-= mm l 1080'2-= ∴ mm f 216'=方法二： 311-=-=x fβ 422-=-=x fβ ⇒ mm f 216-= 1812=-x x方法三： 12)4)(3(21''=--==∆∆=ββαnn x x2161812'-=⨯=∆x''fx -=β143''''2'121=+-=∆=+-=-∴fx fx x ββ mm x f 216''=∆=∴5.一个薄透镜对某一物体成实像，放大率为⨯-1,今以另一个薄透镜紧贴在第一个透镜上，则见像向透镜方向移动，放大率为原先的3/4倍，求两块透镜的焦距为多少 解：⇒ 2'21'1/1/1/1/1l l l l -=- ④6.有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物面向物体移近100mm ， 则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。
《光学》答案（吴强版）
f nAD f n(r cos f )
r
f (1 n) 1 n cos
1-4 解：参看课本 P 16 图 1-13 考 虑 三 角 形 PSC ， 有 PS ( x1 R) R 2( x1 R) R cos
l1
l
1 const 2n sin
所以，
1
l2
2
2
1
l1
l2
带相关参数得未知波长为
6429
2n 2.73 107 m
2-14 设相邻两条纹对应的高度差为 h ， h
h 则 sin l
D L tan L sin
（1）由于
d 0.5mm
所以，
d dc 0 . 4 3 6 8 mm
故屏上看不到干涉条纹。
（2） 由 得
l
பைடு நூலகம்db
， 代
d 0.5*103 m, b 0.25*103 m
l 22.849cm
所以，
l l R 2.89cm
2-13 解：
l
2n sin
从而得出：
cos 0 0, 或 sin 0 0
所以，
3 0, , ,
2 2
满足以上条件的角度为实际光线。 1-3 解： 由题意知，经过镜具 的出射光为平行光， 又由折射定律得，
M r S
N
MN // AC
则有
f
A D
C
r cos f AD A D rc o s f
2
光学cad答案二
光学cad答案⼆光学系统设计(⼆)⼀、单项选择题（本⼤题共 20⼩题。
每⼩题 1 分，共 20 分）在每⼩题列出的四个备选项中只有⼀个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均⽆分。
1．当⼊瞳在单个折射球⾯（0>r ）的球⼼右侧时，产⽣⼦午彗差是 ( )。
A.正值B.负值C.零D.⽆法判断2．假定物位于有限距离处，⼤⼩为-y ，当⼊瞳在单正透镜的左侧时，产⽣畸变的是 ( )。
A.正值B.负值C.零D.⽆法判断3．下列各条件中，描述垂轴⼩线段完善成像的条件是 ( )。
A.正弦条件B. 余弦条件C. 等晕条件D. 赫歇尔条件4．边缘光和近轴光⾊差之差称为 ( ) 。
A.球差B. 位置⾊差C. ⼆级光谱D. ⾊球差5．下列像差中需要校正⼆级光谱的是 ( )。
A.低倍显微物镜B.长焦距平⾏光管物镜C.望远物镜D.照相物镜6．对于密接双薄透镜系统，要消除⼆级光谱，两透镜介质应满⾜ ( )。
A.相对⾊散相同，阿贝常数相差较⼩B.相对⾊散相同，阿贝常数相差较⼤C.相对⾊散相差较⼤，阿贝常数相同D.相对⾊散相差较⼩，阿贝常数相同7．对于球⾯反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。
A.?δ2h 81L =' B. ?δ2h 81L -=' C. ?δ2h 41L =' D. ?δ2h 41L -=' 8．下列光学系统中属于⼤视场⼤孔径的光学系统是 ( )。
A.显微物镜B.望远物镜C.⽬镜D. 照相物镜9．场曲之差称为 ( )。
A.球差B. 彗差C. 像散D. ⾊差10．初级球差与视场⽆关，与孔径的平⽅成 ( )。
A.正⽐关系B.反⽐关系C.倒数关系D.相反数关系11．场镜除产⽣场曲外，还会产⽣ ( )。
A.球差B.彗差C.像散D.畸变12．普通的正透镜产⽣的场曲值为 ( )。
A.正值B.负值C.零D.⽆法判断13．弯⽉形厚透镜的介质折射率为1.5，若要⾃⾝消除⾊差，1r 与2r 的差值应满⾜ ( )。
工程光学第二版答案
第一章1.略2.略1、答：设屏到针孔的初始距离为x ，因为光在均匀介质中沿直线传播，所以根据三角形相似可得：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的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少？2211sin sin I n I n = 66666.01sin 22==n I745356.066666.01cos 22=-=I88.178745356.066666.0*200*2002===tgI xmm x L 77.35812=+=1mmI 1=90︒n 1 n 2200mmL I 2 x8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 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： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (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n 0 .16、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。
光学设计cad答案三
光学系统设计(三)一、单项选择题（本大题共 20小题。
每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．系统的像散为零，则系统的子午场曲值( )。
A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断2．双胶合薄透镜组，如果位置色差校正为零，则倍率色差值为 ( )。
A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断3．下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是( )。
A.球差B. 彗差C. 像散和场曲D.畸变4．除球心和顶点外，第三对无球差点的物方截距为 ( ) 。
A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r n n n L ''-= 5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( )。
A.球差B.子午彗差C.子午场曲D.畸变6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时，波像差不会超过 ( )。
A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ517．对于目视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( )。
A.C F D D n n 1n --=ν B. C F D D n n 1n ++=ν C. C F D D n n 1n -+=ν D. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 ( )。
A.冕牌玻璃和火石玻璃B.火石玻璃和冕牌玻璃C.均属火石玻璃D.均属冕牌玻璃9．在ZEMAX软件中进行显微物镜镜设计，输入视场数据时，应选择 ( )。
A. Angle（Deg）B. Object HeightC. Paraxial Image HeightD. Real Image Height10．在ZEMAX软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标 ( )。
A.FieB.OptC.SptD.Mtf11．下列各镜头中，在进行设计时，应采用正追光线的是 ( )。
工程光学基础 习题参考答案-第二章_02
注意： 注意： − l + l ' ≠ 7200mm ，因为对于一般理想光学系统两主面不重合。 4、已知一透镜把物体放大 − 3× 投影在屏幕上， 投影在屏幕上，当透镜向物体移近 18mm 时，物体 将被放大 − 4 × ，试求透镜的焦距， 试求透镜的焦距，并用图解法校核之。 并用图解法校核之。 解：
tan U 1 ' = h1 100 = = 1 = tan U 2 f1 ' 100 h2 90 = 1+ = 2.8 = tan U 3 f2 50 h3 62 = 2 .8 + = 1.56 f3 − 50
h2 = h1 − d1 tan U 1 ' = 100 − 10 = 90 tan U 2 ' = tan U 2 +
3、设一系统位于空气中， 设一系统位于空气中，垂轴放大 率 β = −10 × ， 由物面到像面的距离 （共轭距） 共轭距）为 7200mm，物镜两焦点 间距离为 1140mm。求该物镜焦距， 求该物镜焦距， 并绘出基点位置图。 并绘出基点位置图。 解： 由公式 β = − x' f = − （2-4） ， f' x
1 1 1 d （2-33） = + − f ' f1 ' f 2 ' f1 ' f 2 '
f1 ' f 2 ' nr1 r2 f ' = − f = − ∆ = ( n − 1)[n( r − r ) + ( n − 1)d ] 2 1 1 Φ = f ' − dr2 l ' = H n( r2 − r1 ) + ( n − 1)d − dr1 l = H n( r2 − r1 ) + ( n − 1)d
光学设计cad答案
光学设计cad答案光学系统设计(三)⼀、单项选择题（本⼤题共 20⼩题。
每⼩题 1 分，共 20 分）在每⼩题列出的四个备选项中只有⼀个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均⽆分。
1．系统的像散为零，则系统的⼦午场曲值( )。
A.⼤于零B.⼩于零C.等于零D.⽆法判断2．双胶合薄透镜组，如果位置⾊差校正为零，则倍率⾊差值为 ( )。
A.⼤于零B.⼩于零C.等于零D.⽆法判断3．下列像差中，对孔径光阑的⼤⼩和位置均有影响的是( )。
A.球差B. 彗差C. 像散和场曲D.畸变4．除球⼼和顶点外，第三对⽆球差点的物⽅截距为 ( ) 。
A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r n n n L ' '-= 5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( )。
A.球差B.⼦午彗差C.⼦午场曲D.畸变6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在⾼斯像点前后⼀定范围内时，波像差不会超过 ( )。
A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ5 1 7．对于⽬视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( )。
A.C F D D n n 1n --=ν B. C F D D n n 1n ++=ν C. C F D D n n 1n -+=ν D. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 ( )。
A.冕牌玻璃和⽕⽯玻璃B.⽕⽯玻璃和冕牌玻璃C.均属⽕⽯玻璃D.均属冕牌玻璃9．在ZEMAX 软件中进⾏显微物镜镜设计，输⼊视场数据时，应选择 ( )。
A. Angle （Deg ）B. Object HeightC. Paraxial Image HeightD. Real Image Height10．在ZEMAX 软件中表⽰传递函数的是下列的哪个缩写图标 ( )。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光学系统设计(二)
一、单项选择题（本大题共 20小题。
每小题 1 分，共 20 分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．当入瞳在单个折射球面（0>r ）的球心右侧时，产生子午彗差是 ( )。
A.正值 B .负值 C.零 D.无法判断
2．假定物位于有限距离处，大小为-y ，当入瞳在单正透镜的左侧时，产生畸变的是 ( )。
A.正值 B .负值 C.零 D.无法判断
3．下列各条件中，描述垂轴小线段完善成像的条件是 ( )。
A.正弦条件
B. 余弦条件
C. 等晕条件
D. 赫歇尔条件
4．边缘光和近轴光色差之差称为 ( ) 。
A.球差
B. 位置色差
C. 二级光谱
D. 色球差
5．下列像差中需要校正二级光谱的是 ( )。
A.低倍显微物镜
B.长焦距平行光管物镜
C.望远物镜
D.照相物镜
6．对于密接双薄透镜系统，要消除二级光谱，两透镜介质应满足 ( )。
A.相对色散相同，阿贝常数相差较小
B.相对色散相同，阿贝常数相差较大
C.相对色散相差较大，阿贝常数相同
D.相对色散相差较小，阿贝常数相同
7．对于球面反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。
A.ϕδ2h 81L ='
B. ϕδ2h 81L -='
C. ϕδ2h 41L ='
D. ϕδ2h 4
1L -=' 8．下列光学系统中属于大视场大孔径的光学系统是 ( )。
A.显微物镜
B.望远物镜
C.目镜
D. 照相物镜
9．场曲之差称为 ( )。
A.球差
B. 彗差
C. 像散
D. 色差
10．初级球差与视场无关，与孔径的平方成 ( )。
A.正比关系
B.反比关系
C.倒数关系
D.相反数关系
11．场镜除产生场曲外，还会产生 ( )。
A.球差
B.彗差
C.像散
D.畸变
12．普通的正透镜产生的场曲值为 ( )。
A.正值
B.负值
C.零
D.无法判断
13．弯月形厚透镜的介质折射率为1.5，若要自身消除色差，1r 与2r 的差值应满足 ( )。
A. 76d .0r r 21=-
B. 56d .0r r 21=-
C. 38d .0r r 21=-
D. 47d .0r r 21=-
14．求得波像差的参考点是 ( )。
A.折射面球心
B.折射面顶点
C.高斯像点
D.最佳离焦像点
15．对仅包含初级和二级球差的光学系统校正了边缘光球差后，其最佳焦点位置( )。
A. 在高斯像点7h .0L 41'δ处
B. 在高斯像点7h .0L 43'δ处
C. 在高斯像点7h .0L 41'-δ处
D. 在高斯像点7h .0L 4
3'-δ处 16．与子午平面相互垂直的平面叫作 ( )。
A.弧矢平面
B.高斯像面
C.离焦平面
D.主平面
17．在五种初级单色像差中，与孔径和视场均有关系的像差为 ( )。
A.球差
B.彗差
C.像散和场曲
D.畸变
18．平面反射镜不产生 ( )。
A.球差
B.彗差
C.色差
D.任何像差
19．在ZEMAX 软件中，点列图的图标缩写为 ( )。
A. spt
B.MTF
C.wav
D.fie
20．相对孔径的倒数是F 数，其表达公式为 ( )。
A. /D f 2'
B. f D/'
C. /D f '
D. f D/2' 20 分）
四、简答题（本大题共 6 小题。
每小题 5 分，共30 分）
38．若弧矢彗差0='S
K ，是否满足等晕成像？若此时0='L δ，是否满足正弦条件？ 为什么？
答：1）满足等晕成像，由于0y
K C S s =''='，无正弦差，满足等晕条件； 2）满足正弦条件，若此时0='L δ，则U sin y n nysinU '''=，满足正弦条件。
39．什么是二级光谱？对F 光和C 光校正系统色差后，相对于D 光，其二级光谱与焦距有何关系？
答：1）当在带孔径对F 光和C 光校正了位置色差，它们和光轴的公共交点并不和D 光带孔径光线和光轴的交点重合，其偏差称为二级光谱。
2）f L FCD
'='∆00052.0 40．场镜可产生哪些初级像差？简述平面反射镜的像差特性？
答：场镜可校正场曲和畸变；平面反射镜不产生任何像差。
41. 一同心弯月镜在空气中，其前后节点在那？其前后主点在哪？
答：其前后节点及主点均在其两个面的公共球心处。
42. 对于只包含初级和二级球差的光学系统，当对边缘孔径校正了球差之后，其最佳焦点位置在何处？
答：其最佳焦点位置在707.04
3L 'δ处。
43. 试写出五种初级像差的赛得和数的表达公式。
答：∑∑-''-=))((u i i i luni S I ∑∑=)/(i i S S z I II
∑∑∑==2)/(i i S i i S S z I z II III )/()(2r n n n n J S IV '-'=∑∑
)/()(i i S S S z IV III V ∑∑+=
五、计算题（每题10分，共20分）
44. 设计一个mm f 100'=的双胶合物镜。
选用9K （1.64,5163.100==νn ）和7F （36.35,636.100==νn ）玻璃制作，使色差为零。
问：（1）正透镜用何种玻璃；负透镜用何种玻璃？（2）正负透镜的光焦度各应多少？（3）物镜二级光谱有多大？（4）若21r r -=，求三个面曲率半径。
解：（1）正透镜用冕牌玻璃，负透镜用火石玻璃。
（2）023.02
11
1=Φ-=Φγγγ
0123.02122-=Φ--=Φγγγ （3）物镜二级光谱为：mm f 052.000052.0='
（4）依据公式))(1(21ρρ--=Φn ，可求得mm r r 82.4321=-=，mm r 3.2873= 评分标准：第一问中每个答案正确各得1分，第二问中每个公式正确各得1分，结果正确各得1分，第三问答案正确得1分，第四问每半径结果正确各得1分。
45.1) 如果一个光学系统的初级子午彗差等于焦宽（u n '
'λ），则II ∑S 应等于多少? 2) 如果一个光学系统的初级球差等于焦深（2
u n ''λ），则I ∑S 应等于多少? 解：由u n S u n K II T '
'=''-='∑λ23可知： =∑II S λ32- 由22
21u n S u n L I ''=''-='∑λδ可知：λ2-=∑I S 评分标准：第一问与第二问中每个公式正确各得3分，结果正确各得2分。