光学设计cad答案
光学设计作业答案
现代光学设计作业学号：**********姓名：***一、光学系统像质评价方法 (2)1.1 几何像差 (2)1.1.1 光学系统的色差 (3)1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4)1.1.3 轴外像点的单色像差 (5)1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7)1.2 垂直像差 (7)二、光学自动设计原理 (9)2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9)2.2 适应法光学自动设计程序 (11)三、ZEMAX光学设计 (13)3.1 望远镜物镜设计 (13)3.2 目镜设计 (17)四、照相物镜设计 (22)五、变焦系统设计 (26)一、光学系统像质评价方法所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。
由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在光学系统成像质量优劣的问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。
（1）光学系统实际制造完成后对其进行实际测量✧星点检验✧分辨率检验（2）设计阶段的评价方法✧几何光学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数✧物理光学方法：点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数下面就几种典型的评价方法进行说明。
1.1 几何像差几何像差的分类如图1-1所示。
图1-1 几何像差的分类1.1.1 光学系统的色差光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。
光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。
如图1-2，薄透镜的焦距公式为()'121111n f r r ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭(1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变，因此焦距也要随着波长的不同而改变，这样，当对无限远的轴上物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同。
我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差，通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差，也成为近轴轴向色差。
若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距，则近轴轴向色差为'''FC F C l l l ∆=- (1-2)图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像当焦距'f 随波长改变时，像高'y 也随之改变，不同颜色光线所成的像高也不一样。
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 ( )。
光学作图题(含详细答案)
光学作图题(含详细答案)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN光学作图题1．如图所示，有一束光通过虚线内的光学元件后，传播方向发生了改变，则这个虚线框内（）A．一定是凸透镜 B．一定是凹透镜 C．一定是平面镜D．可能是凸透镜，可能是凹透镜，也可能是平面镜2．一束光射到三棱镜上，如图，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．3．按照题目要求作图：（1）如图甲，光源A发出一束光经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，作出其光路图．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中完成光路并标出点光源S和像的位置．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向．4．按要求作图（1）如图甲，根据平面镜成像特点，作出物体在平面镜中的像．（2）如图乙，﹣束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路．（3）如图丙，将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．（4）如图丁，完成透镜的光路．5．图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A'B'，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置．26．某点物体发出的光经凸透镜折射后会聚于一点，该点就是物体的实像，如图所示，L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的焦点F，并在图中标出F的位置．7．如图所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图并在主光轴上找出此透镜的焦点F．8．如图所示，在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，请你在图中利用光的直线传播原理确定青蛙视野的大致范围，并用阴影线表示出来．9．在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图a所示．天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化．请在图b中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围．（如果水不满将怎样大致画呢）10．一束光线射到三棱镜（玻璃制成）上，如图所示，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．11．小丽利用透镜使水平方向的光束经过透镜后向上偏折，如图所示，你用两种方法去确定透镜的种类和大致的位置（在图中画出）312．如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像，A′B′为（“实”、“虚”）像．13．按要求完成下列作图．（1）根据平面镜成像特点，在图（1）中画出物体AB所成的像．（2）在图（2）中画出反射光线，并标出反射角．（3）如图（3）所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像．（4）如图（4）所示，一束光从直角三角形玻璃AB面垂直射入，并从玻璃AC面射出．请画出该过程的光路图．14．（1）A、B是两块互相垂直放置的平面镜，有一条光线按图中所示的方向射向A镜，请在图中完成光路图．（2）“坐井观天所见甚小”，请在图中用光路图作出井底之蛙“观天”的最大范围（用斜线标出）．（3 根据平面镜成像特点，在图中画出物AB在平面镜的像A′B′．15．太阳光以如图所示的方向射向井口，欲使太阳光能垂直照亮井底，请在图中画出平面镜的放置方法．16．潜望镜中两块平面镜平行放置与水平方向成45°夹角，已知一条沿水平方向的入射光线，作出光在潜望镜中的光路．417．（1）如图1所示，光线从空气射入某种液体中，入射角为45°，折射角为30°；光线射到液体中某处水平放置的平面镜上又反射回来，最后光线又回到空气中．请你完成光路图．（2）如图2所示的两架敌机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光的作图法确定哪架是实际飞机．（3）作出图3中平行于三棱镜底部的入射光线经过两次折射后的大致方向．18．两块平面镜成45°夹角放置，完成光路图．19．如图，有一三角形物体ABC，根据平面镜成像的特点，请作出其在平面镜中的像．20．（1）根据平面镜成像规律在图A中作一条入射光线，使其通过点A，并使其反射光线通过B点．（2）如图，有一三角形物体ABC，请作出其在平面镜中的像．21．如图所示，S是发光点，S′是S在平面镜中的像，L是射向平面镜的一条光线．在图中画出平面镜MN的位置和L反射光线L1．22．如图所示，S是平面镜前一发光点，A是平面镜前的一点，求作一条从S点发出经平面镜反射后刚好通过A点的光线．23．按要求作图5（1）如图甲，A′为处在B点处的人眼通过平面镜MN所看到的A 点的像．请根据平面镜成像规律作出A点并画出经过B点反射光线的完整光路．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中画出对应的入射光线．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和折射光线的大致方向．24．（1）如图1所示，一细光束射到平面镜MM'的O点处，请根据光的反射规律画出它的反射光线，标明反射角大小．（2）如图2，两条反射光线，是点光源S发出的光经过平面镜反射后的两条光线，试确定点光源s位置．（3）一条光线照射到水面发生反射和折射，这条光线经水面折射后的光线如图所示．请在图3中画出它的入射光线和反射光线的大致方向．（4）如图4，两条入射光线分别过凸透镜的焦点F和光心O，分别画出这两条光线经过凸透镜折射后的光线．25．如图所示，在房间内的A点能看到室外的景物，请通过作图画出在A点能观察到窗外景物的范围．26．作图（1）为了把竖直照射的太阳光经过平面镜反射后，沿水平方向射入涵洞中，请在图1中画出平面镜的位置，并完成光路图（2）如图2所示，光线A、B是点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线，请在图中作出平面镜的位置，并完成光路图．（3）发光点S旁竖直放置一挡板，下方还有一块大平面镜，请你在图3中画出挡板另一侧S能照亮的区域．6（4）如图4，发光点S发出一束光投射到水面上，其中一条光线反射后经过 A点，请做出入射光线、反射光线和大致的折射光线．（5）如图5所示，水面上方有一发光点A1，水中另有一发光点A2，人在空气中看到A2在水中的像与A1在水中的像位置重合，请你画出人眼看到A1像的光路图以及A2发出的光进入人眼的光路图．（6）一束白光斜射到三棱镜上的O点，经折射后白光被分解为七种颜色的单色光，如图6所示（图中只标注了其中两种色光的光路）．请在图中从O点开始画出黄色光a和蓝色光b的大致光路．（7）如图7所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖的下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．27．如图所示，S为水下的一个点光源，它发出的一束光线经水面反射和折射后分别经过水面下的A点和水面上的B点，请根据题意画出光路．28．作出光进入三棱镜（材料是玻璃）后的出射光线．29．画出如图光从空气斜进入玻璃后的出射光线．30．（1）在虚线方框中填上适当的光学元件7（2）如图，光源位于A点，问该光源发出的哪一条光线经过平面镜MN反射后通过C点．（3）如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面．请画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光线．（4）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图31．（1）“猴子捞月”的故事家喻户晓，小猴子看见水中月亮之后惊呼“月亮掉水里了”，惹得众猴子争相捞月．如图所示，小猴子的眼睛用点A表示，小猴子看见的水中月亮，用点B表示，请你画出小猴子看见水中月亮的光路图，要求画出月亮真实的位置（用点C表示），并保留必要的作图痕迹．（2）图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，在图中标出F的位置．（3）根据图中光的传播方向，在虚线框内画上凸透镜或凹透镜．32．请在图中完成物体AB经凸透镜成像的光路图．33．（1）图1所示，一束光沿水平方向射到平面镜上，请在图中画出这束光的反射光线．（2）图2所示，一束光线沿水平方向射入三棱镜，将会偏折两次，请画出第2次折射时折射光线的大致方向．8（3）图3所示，请根据平面镜成像特点，画出物体AB经平面镜所成的像．（4）根据图4中入射光线和折射光线的方向，在方框内画出合适的透镜．（5）图5所示为一条光线经凸透镜后平行于主光轴的折射光线，请画出它对应的入射光线．34．如图所示，S′是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S 点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图．35．作图题（1）如图甲所示，一块平面镜置于O处，恰能使光线AO被平面镜反射后照亮墙壁上的B点，请用作图的方法确定平面镜的位置．（2）如图乙所示，鱼缸底部射灯A发出一束光，射向鱼缸壁的B 点并发生反射，其反射光经水面后发生折射，画出反射光线及其折射光线的大致方向．（3）如图丙所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．36．（1）一束光线射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图所示．请画出所需平面镜的位置并标出入射角i和反射角r．9（2）请根据平面镜成像的特点，在图中画出物体的位置．（3）图中OA′是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置．（4）如图所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．37．如图所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．38．按照题目要求作图（1）如图1所示，物体A静止在斜面上，在图中画出物体A所受力的示意图．（2）如图2所示，一个凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为凸透镜的焦点，请画出图中光线在凸透镜左侧的入射光线以及图中光线进入水中的折射光线．（3）如图3所示，S是一个发光点，S′是它在平面镜中成的像，SA是S发出的一束光．请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线．39．（1）画出图1中入射光线AO的反射光线，并标出反射角（用字母β表示）（2）根据图2、3中的光线画出相应的入射光线或折射光线．（3）如图4所示，根据给定的反射光线画出由空气斜射到水面的入射光线．（4）如图5所示，从S点发出的一条光线，经平面镜MN反射后，其反射光线恰好通过P点．请你作出这条入射光线并完成光路图．1040．如图甲所示，从S点发出的一条光线，经平面镜MN反射后，其反射光线恰好通过P点．请你作出这条入射光线并完成光路图．如图乙所示，请画出光线进入玻璃和穿出玻璃后的光路图．41．（2分）（2011?大庆）如图所示，水平地面MN上有一光源S．在光源右侧放置一个不透明的物体A．地面上方有一与地面平行的平面镜PQ，试标出物体A右侧地面被光源S照亮的范围O1O2，并画出光路图．42．（2分）（2014?大庆）如图所示，竖直方向悬挂一平面镜，PQ为平面镜两端点，平面镜前站立一人，假设人眼处于S位置，试在右侧光屏上标出人通过平面镜所能观察的范围Q1Q2，并画出光路图．43．（3分）如图所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃，已知半球形玻璃的球心为O，请画出这束光线在半球形玻璃左侧平面发生的折射、反射光路图．44.图B中，B为隧道中的一堵墙，墙的左边有一激光器发出一束激光经平面镜MN反射后恰好经过Ａ点，请根据平面镜成像特点画出一条符合要求的入射光线和反射光线45．如图所示，在某房间的天花板上装有平面镜M，S为一灯泡，P 为不透明的墙．请画出灯泡发出的光经平面镜反射后，能够照亮P 墙右侧区域的光路图．46．如图所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．47．如图所示，在平静的湖边有一盏路灯标记为S，潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′．请画出水下E处的人看到路灯S的光路图，并根据平面镜成像特点画出路灯S通过水面所成的像A．48．如图所示一束光从半球面上的A 点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．49．如图所示，虽然桌子挡住了人的视线，但是人却从平面镜中看见了桌下的乒乓球，请你画出人看到球的光路图．50．画出发光点S发出的光线经平面镜反射后过图中P点的光路图．51．小龙身高为，他站在竖直放置的平面镜前，要想看到自己的全身像，镜子至少需要多长镜子应离地面多高（人眼离头顶10cm）52．如图所示，在练功房里，小红同学利用平面镜来帮助矫正舞蹈姿势．画出她的脚上B点的光线经过平面镜后进入人眼A点的光路图．53．在图中请用直尺画出通过玻璃砖后传播的光线．54．如图所示，一束光线垂直入射到球心为的半球形玻璃砖的平面上，请画出这束光通过玻璃并出射到空气中的光路图．55．如图所示，一束光线垂直入射到圆形玻璃砖的平面上，请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图．参考答案与试题解析1．如图所示，有一束光通过虚线内的光学元件后，传播方向发生了改变，则这个虚线框内（）A．一定是凸透镜B．一定是凹透镜C．一定是平面镜D．可能是凸透镜，可能是凹透镜，也可能是平面镜【分析】出射光线传播方向发生了改变，我们会想到凸透镜和凹透镜．另外平面镜也可以改变光路，调整合适的角度也可以使光线沿此方向射出．【解答】解：①对于凸透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线过焦点射出．②对于凹透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线的反向延长线过焦点射出．③平面镜也可以改变光路，使光的方向发生改变．如下图所示；故选D．2．一束光射到三棱镜上，如图所示，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．【分析】当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向发生偏折，且当光从空气斜射入其他透明介质时，折射角小于入射角，当从其他透明介质斜射入空气时，折射角大于入射角；当光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时，传播方向不变．【解答】解：光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，折射光线远离法线，其大致路径如下图：3．按照题目要求作图：（1）如图甲，光源A发出一束光经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，作出其光路图．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中完成光路并标出点光源S和像的位置．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向．【分析】（1）A为点光源，B为反射光线上的一点，本题的关键是入射点（或反射点）的确定；根据平面镜成像特点作出B点的对称点B′，然后连接A′B′与水面的交点即为入射点，再过入射点作出法线，根据折射角小于入射角作出折射光线即可．（2）平行主光轴的光线经过凸透镜后经过另一侧的焦点，经过光心的光线方向不发生改变．据此画图确定点光源的位置．（3）当光线射向两种介质的界面上时，会同时发生反射和折射．光的反射中，反射角等于入射角；当光从空气斜射入水中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即入射角大于折射角．【解答】解：（1）先通过水面作出点B的对称点B′，连接A′B′交水面于点O，连接AO、BO，AO为入射光线，OB为反射光线，过入射点O作出法线，再根据折射角小于入射角作出折射光线，如下图所示：（2）平行主光轴的光线经过凸透镜后经过另一侧的焦点，经过光心的光线方向不发生改变，两条入射光线的交点，即点光源的位置，如图所示：（3）先过反射点O垂直水面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出入射光线，方向指向入射点，然后再根据注意折射角小于入射角在水中画出折射光线，如图所示：4．按要求作图（1）如图甲，根据平面镜成像特点，作出物体在平面镜中的像．（2）如图乙，﹣束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路．（3）如图丙，将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．（4）如图丁，完成透镜的光路．【分析】（1）平面镜成像的特点是：像物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这一对称性作出物体的像；（2）光的折射定律的内容：折射光线与入射光线和法线在同一平面内；折射光线与入射光线分居法线两侧；当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；相反，光从其它透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角．（3）当光垂直射到水面上时，传播方向不变，射到平面镜上时，遵循光的反射定律，当光从水中斜入空气中时，折射角大于入射角．（4）仔细观察入射光线的特点，根据凹透镜的三条特殊光线作图．【解答】解：（1）先作出各端点在平面镜中的对称点（像点），连接像点即为物体F在平面镜中的像，注意辅助线和像用虚线，如图所示：（2）首先做出法线，光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角，所以折射光线要靠近法线；光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以光线要远离法线；如如所示：（3）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变．②光在平面镜上的发生反射；先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，据此作出反射光线．③最后，光从水中射入空气中；先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．如图所示：（4）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线传播方向不变，如图所示：5．图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A'B'，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置．【分析】实像是由实际光线组成的．实像A′B′是由来自物体AB 的光线经过凸透镜折射后组成的．又因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点，根据这一特点我们可以在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点．【解答】解：在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点F．同样，我们利用光路是可逆的，也可以在A′B′上从A′点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射后到A点，折射光线与主光轴相交的点也是焦点．如图所示：6．某点物体发出的光经凸透镜折射后会聚于一点，该点就是物体的实像，如图所示，L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的焦点F，并在图中标出F的位置．【分析】实像是由实际光线组成的．实像A′B′是由来自物体AB 的光线经过凸透镜折射后组成的．又因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点，根据这一特点我们可以在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点．【解答】解：在物体AB上从A点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为右焦点F．同样，我们利用光路是可逆的，在A′B′上从A′点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后过A点，折射光线与主光轴相交的点为左焦点F．如图所示：7．如图所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图并在主光轴上找出此透镜的焦点F．【分析】S发出的光经凸透镜后过像点S′，据此画出光路图．【解答】解：根据S′是S通过凸透镜所成的像，连接S′A即为入射光线S经过凸透镜折射后的折射光，S′A与主光轴的交点即为此透镜的焦点F．如图所示：四．解答题（共33小题）8．如图所示，在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，请你在图中利用光的直线传播原理确定青蛙视野的大致范围，并用阴影线表示出来．【分析】青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因为光是沿直线传播的缘故．【解答】解：光在空气中是沿直线传播的，故从青蛙处作过井口边缘的两条射线，井外的部分即为看到的区域．9．在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图a所示．天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化．请在图b中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围．（如果水不满将怎样大致画呢）【分析】（1）青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因为光是沿直线传播的缘故．当井中灌满水时，光由空气进入水中，在水面上要发生折射，根据折射定律画出大致的光线传播路径，确定青蛙的视野范围．（2）如果水不满，光由空气进入水中，在水面上要发生折射，根据折射定律和光的直线传播画出大致的光线传播路径，确定青蛙的视野范围．。
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 ( )。
光学参考答案大全
光学参考答案大全光学参考答案大全光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和吸收等现象的科学。
它是自然科学的一个重要分支，也是应用广泛的一门学科。
在学习光学的过程中，我们经常会遇到各种问题和难题，需要参考答案来解决。
本文将为大家提供一份光学参考答案大全，希望能够帮助到大家。
1. 光的传播速度是多少？光在真空中的传播速度是每秒约299,792,458米，通常记作c。
这是一个常数，也是相对论的基本常量之一。
2. 什么是光的反射？光的反射是指光线从一种介质射入另一种介质时，遇到界面发生改变方向的现象。
根据反射定律，入射角等于反射角。
3. 什么是光的折射？光的折射是指光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质密度的不同而改变方向的现象。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间满足折射定律。
4. 什么是光的干涉？光的干涉是指两束或多束光线相遇时，由于光的波动性而产生的明暗相间的干涉条纹。
干涉现象可以解释光的波动性，也是实验验证光的波动性的重要手段。
5. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个孔或者绕过一个障碍物后，发生弯曲和扩散的现象。
衍射现象是光的波动性的重要证据之一，也是一些实验的基础。
6. 光的吸收是什么意思？光的吸收是指光线穿过介质时，一部分能量被介质吸收而转化为其他形式的能量。
吸收现象是光与物质相互作用的重要表现。
7. 什么是光的色散？光的色散是指光线在通过介质时，由于介质对不同波长的光的折射率不同，导致光线分离成不同颜色的现象。
色散现象是光的波动性的重要表现之一，也是彩虹形成的原理。
8. 什么是光的偏振？光的偏振是指光线中的电矢量在空间中的方向具有一定的规律性。
光的偏振现象是光的波动性的重要表现之一，也是一些光学器件的基础原理。
9. 光的波粒二象性是什么意思？光既可以被看作是波动的电磁波，又可以被看作是由光子组成的粒子。
这种既有波动性又有粒子性的特性被称为光的波粒二象性。
10. 光学在现代科技中的应用有哪些？光学在现代科技中有广泛的应用，包括光通信、激光技术、光学显微镜、光学传感器、光学计算等。
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 ( )。
光学设计简答题习题详解
h1 = l1u1 = −35 × (−0.5) = 17.5
h2 = l2 ' u 2 ' = 65 × 0.1 = 60.22 d
已知 并有 于是 所以
lF ' =
h2 = 400 故 h2 = 40 u2 '
H’
H1 H1’ H2 H2’ L
F’ lF’
d = L − l F = 700 − 400 = 300
u1 ' = h1 − h2 100 − 40 = = 0. 2 d 300
) f 2 ' = 198.7469 ⇒ β 2 = 1.99582 β2 l2 ' = (1 − β 2 ) f 2 ' = (1 − 1.99582) × (−400) = 398.328
156
r = −7.8, n = 4 / 3, n' = 1 l ' = −3.6,2 y ' = 4 1 4 / 3 1− 4 / 3 n' n n'− n − = ⇒ − = l' l r l' l − 7.8 ∴ l = −4.16(mm) 1× (−4.16) n' l 2y = • 2 y' = × 4 = 3.47(mm) 4 / 3 × (−3.6) nl '
h1 = 0.1 f'
观察有限距离物时，第二透镜的物位置变了，但像的位置不变，为已知共轭距求 透镜位置的情况 原始焦面位置：可求得 l2 ' = 400mm 到第一透镜的距离400+300=700mm 对第一透镜 l1 = −200, ⇒ l1 ' = 501.2531( mm) 第二透镜共轭距=700-501.253=198.7469mm
cad图册参考答案
cad图册参考答案CAD图册参考答案CAD（计算机辅助设计）是现代设计领域中不可或缺的工具，它通过计算机技术辅助设计和制图，提高了设计效率和精度。
在实际应用中，CAD图册扮演着重要的角色，它是设计师将设计思想转化为具体图纸的载体。
本文将介绍CAD 图册的参考答案，帮助读者更好地理解和运用CAD图册。
一、CAD图册的基本要素CAD图册由多个图纸组成，每个图纸都包含了设计方案的具体细节。
在编制CAD图册时，设计师需要注意以下几个基本要素：1. 图纸尺寸和比例：根据实际需求和制图要求，选择合适的图纸尺寸和比例。
常用的图纸尺寸有A0、A1、A2等，比例一般为1:1或1:50等。
2. 标题栏：每个图纸的顶部应包含标题栏，用于标识图纸的名称、编号、版本等信息。
标题栏的设计要简洁明了，便于查找和管理。
3. 图纸边框：图纸边框是图纸的界限，用于限定图纸的内容和范围。
边框的设计要规范，包括图纸名称、比例尺、绘图日期等。
4. 视图和图例：CAD图册中的视图是设计方案的具体表达，包括平面图、立面图、剖面图等。
视图的设计要准确、清晰，能够准确传达设计意图。
图例则用于解释图纸中使用的符号和缩写，方便读者理解。
5. 标注和尺寸：标注和尺寸是CAD图册中重要的信息标示，用于表示构件的尺寸、位置和特征。
标注和尺寸的设计要准确、规范，方便读者理解和测量。
二、CAD图册的编制流程编制CAD图册是一个复杂而系统的过程，需要设计师具备一定的专业知识和技能。
下面是一般的CAD图册编制流程：1. 确定设计需求：首先，设计师需要与客户或项目组进行充分的沟通，明确设计需求和目标。
根据需求确定图册的内容和范围。
2. 绘制草图：根据设计需求，设计师可以先绘制手绘草图，将设计思想和构思转化为图纸上的线条。
草图可以帮助设计师更好地理解和表达设计意图。
3. CAD建模：在完成草图后，设计师可以使用CAD软件进行建模。
根据设计需求，绘制平面图、立面图、剖面图等视图，并添加标注和尺寸。
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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. λ51 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 ( )。
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 ( )。
A.惠更斯目镜B.望远物镜C.显微物镜D.冉斯登目镜12．一般的负透镜产生的场曲值为 ( )。
A.正值B.负值C.零D.无法判断13．一激光扩束器应主要校正的像差是 ( )。
A. 色差B. 彗差C. 球差D. 畸变14．所有的反射镜均不需校正 ( )。
A.场曲B.畸变C.球差D. 色差15．对于一轴外物点，一般光学系统在像面上的各种像差综合的结果是 ( )。
A.圆形的弥散斑B.不规则形状的单色弥散斑C.彩色的弥散斑D.不规则形状的彩色弥散斑16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作 ( )。
A.子午平面B.高斯像面C.离焦平面D.主平面17．下列软件中，如今较为常用的光学设计软件是 ( )。
A.abr 软件B.OPD88软件C.ZEMAX 软件D.AutoCAD 软件18．光学传递函数的横坐标是 ( )。
A.波长数B.线对数/毫米C.传递函数值D.长度单位19．星点法检验光学系统成像质量的缺陷是 ( )。
A.不方便进行，步骤复杂B.属主观检验方法，不能量化C.属客观检测方法，但精度低D.计算复杂，应用不便20．按照道威判断，显微镜的分辨率公式为 ( )。
A.NA 5.0λσ= B. NA61.0λσ= C.D 014''=ϕ D. D 012''=ϕ 二、填空题（本大题11小题。
每空1分，共20 分）请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
21.一齐明透镜，第一面曲率半径95m m - r 1=，物点位于第一面曲率中心处，第二面满足齐明条件。
若该透镜厚度d=5mm ，折射率n=1.5，位于空气中，则第二面半径为 ，该齐明透镜的垂轴放大倍率为 。
22. 一个完全对称式光学系统，若垂轴放大率1-=β，则轴向像差为系统半部像差的 。
23. 若一个光学系统的畸变可以写做 Δy = 3y E ', ΔZ= 0，则其相对畸变='q 。
24.消场曲的方法主要有 、 、 等。
25.反射棱镜用于平行光路中，相当于 ，各像差值均 零。
26.在七种几何像差中，不影响成像的清晰度的是 ，仅与孔径有关的像差是 、 。
27.在轴外像差U tg ''-∆y 特性曲线中，若一圆滑曲线关于'y ∆轴完全对称，则系统的细光束子午场曲='t x 。
28.只含初级和二级球差的望远物镜，校正球差后，使边缘光球差0L m ='δ，其边缘带高级球差为0.5mm ，则='0.707L δ ，为使波像差最小，离焦后其最佳像面应位于理想像点 侧 毫米处。
29.反射棱镜处于会聚光路中，除 ，其它像差均存在。
30.波像差的参考波面是 ，波像差的大小在 处度量。
31.相对孔径是F 数的 。
三、名词解释（本大题共5 小题。
每小题2 分，共 10 分）32．齐明点：33．正弦差：34．匹兹伐尔场曲：35. 离焦：36．余弦定律：四、简答题（本大题共 6 小题。
每小题 5 分，共30 分）37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响？为什么？38．在系统中加入场镜，是否会对像的大小和方向产生影响？为什么？39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差，为什么？40. 什么是正弦条件和赫歇尔条件？它们有什么关系？说明了什么？41. 当光学系统仅存在初级彗差时，其成像光束形状如何？有何特点？42. 消像差谱线的选择有何原则？五、综合应用题（本大题共 2 小题。
每小题10 分，共20分）43.一双胶合望远物镜，mm f 100='，5:1='f D ，若只含初级球差和二级像差，边缘带球差为零0。
707带三个面的球差分布系数分别为：1 2 3I S ： 0.0100104 -0.0338527 0.0256263求： 1） 该物镜的初级球差有多大？2） 若最大球差允许不大于6倍焦深，物镜的球差是否超差？3） 物镜的二级光谱有多大？44. 在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜，其两半径相等，光阑与薄透镜重合，系统对无限远物体成像，试分析该光学系统的像差特性。
光学系统设计（三）参考答案及评分标准 20 分）二、填空题（本大题11小题。
每空1分，共20 分）21.-60mm 、1.5 22.2倍 23. 2y E '24.使用弯月形厚透镜、系统中正负透镜分离、正负透镜分别选用较高和较低折射率的材料、将像面做成曲面补偿场曲25.平行平板、等于 26.畸变、球差、位置色差27.0 28.-0.125、前、0.0937529.场曲 30.理想球面波、出瞳31.倒数三、名词解释（本大题共5 小题。
每小题2 分，共 10 分）32．齐明点：对于单个折射球面，当物距满足r n n n L '+=时，像距为r n n n L ''+='，此时不产生球差值，称该对共轭点为不晕点或齐明点。
评分标准：答对主要意思得2分。
33．正弦差：正弦差是轴外小视场成像的宽光束的不对称性的量度，其表达公式为y K C S S ''≈'。
评分标准：答对主要意思得2分。
34．匹兹伐尔场曲：理想的平面物体所产生的理想像为有一定弯曲程度的曲面，称为匹兹伐尔像面，或匹兹万像面，该像面的场曲值称为匹兹伐尔场曲或匹兹万场曲。
评分标准：主要意思正确得2分。
35．离焦：为了获得最佳像面，将实际像面沿理想像面向前或向后移动一定距离的过程称为离焦。
评分标准：主要意思正确得2分。
36．余弦定律：光学系统对无限接近的两点成完善像的条件称为余弦条件，其表达公式为C cos n cos n ='''-εηεη。
四、简答题（本大题共 6 小题。
每小题 5 分，共30 分）37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响？为什么？答：孔径光阑的直径对畸变没有影响，其位置对畸变有影响，因为畸变是主光线像差，而主光线仅与入瞳中心有关，与入瞳大小无关。
38．在系统中加入场镜，是否会对像的大小和方向产生影响？为什么？答：因为物点与像点重合在场镜平面，所以1=β，像的大小和方向均不发生改变。
像差方面除场曲和畸变外，其余像差为零。
39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差，为什么？答：在光学系统近轴区仍存在初级位置色差。
因为即使在光学系统的近轴区，F 光与C 光的理想像点在光轴上并不重合，其差值称为初级位置色差。
40. 什么是正弦条件和赫歇尔条件？它们有什么关系？说明了什么？答：正弦条件是垂轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为U sin y n nysinU '''=；而赫歇尔条件是沿轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为2U sin y n 2U nysin '''=。
它们的表达公式相互矛盾，说明不能够同时满足，即不存在一个光学系统能够对整个空间完善成像。
41. 当光学系统仅存在初级彗差时，其成像光束形状如何？有何特点？答：彗差形状类似于彗星状，故名彗差。
当系统仅存在初级彗差时，有如下特点：（1）子午彗差是弧矢彗差的3倍，即S T K 3K '='；（2）彗差轮廓相切于两条夹角为60度的直线；（3）彗差顶点处能量较为集中，越往外能量越涣散。
42. 消像差谱线的选择有何原则？答：应对接收器最敏感的谱线消单色像差，对接收器能接受的波段范围两边缘附近的谱线校正色差。
五、计算题（每题10分，共20分）43.一双胶合望远物镜，mm f 100='，5:1='f D ，若只含初级球差和二级像差， 边缘带球差为零0。
707带三个面的球差分布系数分别为：1 2 3I S ： 0.0100104 -0.0338527 0.0256263求： 1） 该物镜的初级球差有多大？2） 若最大球差允许不大于6倍焦深，物镜的球差是否超差？3） 物镜的二级光谱有多大？解：1）001784.0=∑I S ；1.02/tan ='='≈'f D u u ； 初级球差为0892.0212-=''-I S u n ； 2）光学系统0.707带的球差为：111412125.025.05.0)()(A A A h h A h h A l mm m =-=-='δ 初级球差为0892.0-=15.0A ，所以可求得1A =1784.0-，6倍焦深26u n ''λ=mm nm 3276.061.05462=⨯，='m l δ0446.0-3276.0<，故未超差。
3）二级光谱为：mm mm f 052.010000052.000052.0=⨯='44. 在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜，其两半径相等，光阑与薄透镜重合，系统对无限远物体成像，试分析该光学系统的像差特性。