(整理)应用光学习题50838

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、简答题
1、几何光学的基本定律及其内容是什么？
2、理想光学系统的基点和基面有哪些？
3、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?
4、常见非正常眼有哪两种？如何校正常见非正常眼？
5、光学系统极限分辨角为多大？采取什么途径可以提高极限分辨角？
6、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？
7、如何确定光学系统的视场光阑？
8、成像光学系统有哪两种色差？试说明它们的成因？
9、对目视光学仪器的共同要求是什么？
10、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。

11、什么是理想像和理想光学系统？
12、理想光学系统有何特点？
13、简述单平面镜的成像特性。

14、双平面镜的成像特性。

15、什么是光阑？
15、光阑在光学系统中的作用及其分类。

16、简述孔径光阑确定方法。

17、简述视场光阑的确定方法。

18、什么是光学系统的景深？
19、什么是光学系统的像差？
20、单色光的几何像差有哪些？复色光的几何像差有哪些？
21、什么是光学系统的球差？
22、什么是光学系统的慧差？
23、什么是光学系统的像散？
24、什么是光学系统的色差？
二、填空题
1、在空气和折射率为2的介质界面上发生全反射的临界角是。

2、入瞳孔径越大，则景深越；对准平面距离越远，则景深越。

3、会引起像模糊的单色像差有：，，
，。

4、两种远心光路分别是：，。

5、近视眼能看清楚的最远距离为0.5m，则应该佩戴度的负透镜。

6、某人戴250度的近视眼镜，此人的远点距离是米，所戴眼镜是焦距为米的(填“正”或“负”)透镜。

7、照相机中的可变光阑起的是光阑的作用，它限制的是；而底片框起的是光阑的作用，它限制的是。

8、几何光学三个基本定律是：，，。

9、空间为物空间的范围为：，像空间的范围为：
10、以球面顶点O 为原点，球心C 在O 点右侧，则曲率半径 r 为 （正或负），球心C 在O 点左侧，则曲率半径 r 为 （正或负）。

11、近轴光区成像时，单个折射球面物像位置公式可表示为
其中Q 称为： 不变量。

其中J 称为： 不变量
12、近轴光区成像时，垂轴放大率为 ，若β>0, 即 y 与 y ’ 同号，
表示成 立像。

反之成 立像。

若β>0, 即 l 与 l ’ 同号，表示物象在折射球面 （同侧或异侧），物像虚实 （相反或相同）。

反之l 与 l ’ 异号，物像虚实 （相同或相反）。

若|β| >1, 则| y ’ | > | y |，成 （放大或缩小） 的像，反之 |y ’ | < | y |，成 （放大或缩小）的像。

13、理想光学系统，物像关系具有以下性质：
（1）物空间一个物点对应像空间中唯一的像点，这种一一对应关系称为 ，这两个对应点称为 。

（2）物空间中每一条直线对应于像空间中唯一相应直线，这两条直线称为 。

（3）物空间中每一个平面对应于像空间中唯一平面，这两个面称为 面。

（4）如果物空间任意一点D 位于直线BC 上，那么其在像空间的像D ’也必位于BC 的 线B ’C ’上。

14、表征光组特性的点、面称为 点和 面。

15、主平面的垂轴放大率为 。

1111
n()n'()Q r l r l'
-=-=y n u y'n'u'J
⋅⋅=⋅⋅=y'nl'
y n'l
β==
16、对于单个折射球面而言，物方主点H ，像方主点H ’和顶点O 相 ，而且物方主平面和像方主平面与球面顶点O 。

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，通常称为 公式，其中x 是以物方焦点为原点的物距。

称为 ；以主点为原点的物像位置公
式 ，称为 公式，其中l ’是 主点为原点的像距，称为像
距。

18、空气中，光焦度可表示为 ，它表示光学系统对光束汇聚（或
发散）的本领。

f ’或 f 越小，Ф越大。

（1）若Φ>0, (f ’>0) ，光组是 （汇聚或发散）光组，Φ愈大， （汇聚或发散）本领愈大，反之亦然。

（2）若Φ<0, (f ’<0)，光组是 （汇聚或发散）光组，Φ绝对值愈大，光组是 （汇聚或发散）本领愈大，反之亦然。

（3）若平行平板，f ’为＋∞， Φ＝0，对光束不起 （汇聚或发散）作用。

19、通过物方节点的入射光线，经光组后其出射光线必经过 （像方或物方）节点，且方向 （不变或改变）。

20、眼睛有两类调节功能，分别为： 调节 和 调节。

21、所谓近视眼就是其远点在眼睛前方 （有限或无限）距离处，这是由于屈光 （过度不足），像方焦点位于视网膜的 （前面或后面）所致，因此，只有眼前 （有限或无限）距离处的物体才能清晰成像在视网膜上。

对应着负视度，配上适当的 （正或负）光焦度眼镜后，即可使无限远物体成像于眼睛的远点上，然后再经眼睛成像于网膜上，因而眼镜矫正了眼睛的缺陷。

21、所谓远视眼就是其近点距离 （增加或减小），这是由于屈光 （过度不足），像方焦点位于视网膜的 （前面或后面）所致，因此，射入眼睛
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f f
Φ==-'
的光束只有是会聚时，才能正好聚焦在视网膜上。

对应着正视度，需以（正或负）透镜矫正。

22、近视眼，将（远点或近点）矫正到无限远，远视眼，将（远点或近点）矫正到明视距离。

23、凡次镜面反射或次镜面反射的像称为镜像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为手；凡次镜面反射或次镜面反射的像称为像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为手。

24、单正透镜会产生（负或正）值球差，也称为球差校正（过校正或欠校正）；单负透镜会产生（负或正）值球差，也称为球差校正（过校正或欠校正）。

25、望远镜分辨率以能分辨的对望远镜的张角表示；照相系统的分辨率以像平面上每毫米能分辨的表示；显微镜的分辨率以物平面上能分辨的两物体间的距离表示。

三、作图题
1、画出光组的焦点F和'F( n = n’)。

2、求虚物AB的像。

3、画出虚线框内应放置何种棱镜。

4、求棱镜反射后像的坐标系方向、
5、求棱镜反射后像的坐标系方向。

x ’
6、求实物A的像。

5、求虚物A的像。

6、求棱镜反射后像的坐标系方向。

7、画出虚线框内应放置何种棱镜。

四、计算题
1、如图，高15mm的物AB位于折射球面前150mm处，球面半径为30mm，物方为空气，像方介质折射率为1.5，求像的位置、大小、正倒和虚实。

2、一组合系统如图所示，薄正透镜的焦距为20mm ，薄负透镜的焦距为20-mm ，两单透镜之间的间隔为10mm ，当一个物体位于正透镜前方100mm 处，求组合系统的垂轴放大率和像的位置。

3、 欲将一架-250倍的显微镜改装为望远镜，已知显微镜物镜的焦距为10mm ，筒长d = 230mm ，若不改变筒长，则应该配焦距为多少的物镜？改装后望远镜的放大倍数为多少?
4、 已知放大镜焦距f ’=25mm ，通光孔径D 1=25mm ，人眼瞳孔D 2=2mm ，它位于放大镜后50mm 处，物体位于放大镜前23mm 处。

试确定系统的孔径光阑和视场光阑，并求入瞳、出瞳及入窗、出窗的位置和大小。

5、已知一个5倍的伽利略望远镜，其物镜又可作放大镜，其视角放大率亦为5倍。

试求物镜、目镜的焦距。

6、已知一透镜结构参数如下(单位是mm)：r 1=10，n 1=1.0，d 1=5，5163.1'12==n n ，r 2=－50，0.1'2=n 。

高度y 1=10 mm 的物体位于透镜前l 1=－100mm 处，求像的位置和大小。

7、光源位于mm f 30'=的透镜前40mm
处，问屏放在何处能找到光源像？垂轴
放大率等于多少？若光源及屏位置保持不变，问透镜移到什么位置时，能在屏上重新获得光源像，此时放大率等于多少？
8、如图，有一薄凸透镜焦距'f＝100mm，其框直径D＝40mm，在它前面50mm 处有一光孔，直径D1为30mm，若轴上物点A在透镜前方500mm处时，求系统的孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗？
9、已知一光学系统由三个零件组成，透镜1其焦距f1′= - f1 =100mm，口径D1 = 40mm；透镜2的焦距f2′= - f2 =120mm，口径D2 = 30mm，它和透镜1之间的距离为d1 = 20mm；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2 = 30mm。

物点A的位置L1 = -200mm；试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑。

解答见第五章PPT。

10、求题9中光组的视场光阑。

解答见第五章PPT。

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