应用光学第二版胡玉禧课件第3章

应用光学教案第一章

[考试要求] 本章要求考生了解几何光学的基本术语、基本定律、光路计算及完善成像 的条件。 [考试内容] 几何光学的基本定律、全反射现象的应用、完善成像的含义及条件、近轴光 学系统的光路计算和球面光学成像系统的物像位置关系。 ［作业］ P13：2、3、4、7、8、9、16、17、18、19、21 第一章 几何光学基本定律与成像概念 第一节 几何光学基本定律 一、 光波与光线 1、光波性质 性质：光是一种电磁波，是横波。 可见光波，波长范围 390nm —780nm 光波分为两种： 1)单色光波―指具有单一波长的光波； 2)复色光波―由几种单色光波混合而成。如：太阳光 2、光波的传播速度ν 1)与介质折射率 n 有关； 2)与波长λ有关系。 v = c / n c 为光在真空中的传播速度 c ＝3×10 8 m/s ；n 为介质折射率。 例题 1：已知对于某一波长λ而言，其在水中的介质折射率 n ＝4/3，求该波长的 光在水中的传播速度。 解： v = c / n ＝3×10 8 /4/3＝2.25×10 8 m/s 3、光线：没有直径、没有体积却携有能量并具有方向性的几何线。 4、光束：同一光源发出的光线的集合。 会聚光束：所有光线实际交于一点（或其延长线交于一点） 图 1-1 会聚光束 图 1-2 发散光束

?n sin I m = n ' sin I ' 根据折射定律， ? 发散光束：从实际点发出。（或其延长线通过一点） 说明：会聚光束可在屏上接收到亮点，发散光束不可在屏上接收到亮点，但却可 为人眼所观察。 5、波面（平面波、球面波、柱面波） 平面波：由平行光形成。平面波实际是球面波的特例，是 R ? 时的球面波。 球面波：由点光源产生。 柱面波：由线光源产生。 二、 几何光学的基本定律 即直线传播定律、独立传播定律、折射定律、反射定律。 1、 直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线）。 直线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。 2、 独立传播定律：从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼 此互不影响，各光束独立传播。 3、 反射定律： 反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和 反射大小相等，符号相反。 4、 折射定律：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面， 且 sin I sin I ' ＝ n ' n 图 3 折反定律 5、 全反射： 1） 定义：从光密介质射入到光疏介质，并且当入射角大于某值时，在二种介质 的分界面上光全部返回到原介质中的现象。 刚刚发生全反射的入射角为临界角，用 I m 表示。 ? I ' = 90 ? sin I m = n ? I m = arcsin n ' n 2）全反射发生的条件：

应用光学各章知识点归纳

第一章 几何光学基本定律与成像概念 波面：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，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。 波前：某一瞬间波动所到达的位置。 光线的四个传播定律： 1）直线传播定律：在各向同性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。 2）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。 3）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。 4）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率之比，即 n n I I ' 'sin sin = 光路可逆：光沿着原来的反射（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。 光程：光在介质中传播的几何路程S 和介质折射率n 的乘积。 各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。 各向异性介质：单晶体（双折射现象） 马吕斯定律：光束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。 全反射临界角：1 2 arcsin n n C = 全反射条件： 1）光线从光密介质向光疏介质入射。 2）入射角大于临界角。 共轴光学系统：光学系统中各个光学元件表面曲率中心在一条直线上。 物点/像点：物/像光束的交点。 实物/实像点：实际光线的汇聚点。 虚物/虚像点：由光线延长线构成的成像点。 共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。（A ，A ’的对称性） 完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。每一个物点都对应唯一的像点。 理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。

浙大应用光学

浙江大学 – 学年_ _季学期 《 应用光学 》课程期末考试试卷 开课学院：信息学院 ，考试形式：闭卷，允许带__计算器、尺入场 考试时间： 年__ _月__ _日,所需时间：120分钟 考生姓名： _____ 学号： 专业： ________ 题序 一 二 三 四 总 分 得分 评卷人 一、选择题（每题2分共16分） 1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时，应使 a. 物镜远离分划板 b. 物镜靠近分划板 c. 目镜远离分划板 d. 目镜靠近分划板 2. 负透镜对 a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像 3. 像面的光照度正比于 a. 光源亮度、22sin β与U b.光源亮度与U 2sin c. 光源亮度与2β d. 22sin β与U 4. 200度的近视眼，应配戴的眼镜的焦距为 a. 200mm b. 500mm c. -500mm d. –200mm 5. 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是 a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 6. 在以下的哪个平面，轴外物点的像是垂直于子午面的短线？ a. 高斯像面 b. 弧矢像面 c. 子午像面 d. 以上都不是 7. 拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用 a. 焦距大，F 数与对准距离小 b. 对准距离与F 数大，焦距小 c. 对准距离与焦距大，F 数小 d. 对准距离小、焦距与F 数大 8. 在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有 a. 1种 b. 2种 c. 3种 d. 以上都不对 答案： 1 2 3 4 5 6 7 8 c b b c b c a b 二、填空题(每空2分，共42分)

应用光学复习提纲-超详细复习过程

《应用光学》总复习提纲 第一章 ★1、光的反射定律、折射定律 I 1 = R 1 ；n 1 sinI 1 =n 2 sinI 2 2、绝对折射率 介质对真空的折射率。 通常把空气的绝对折射率取作1，而把介质对空气的折射率作为“绝对折射率”。 ★3、光路可逆定理 假定某一条光线，沿着一定的路线，由A传播到B。反过来，如果在B点沿着相反的方向投射一条光线，则此反向光线仍沿原路返回，从B传播到A。 ★4、全反射 光线入射到两种介质的分界面时，通常都会发生折射与反射。但在一定条件下，入射到介质上的光会全部反射回原来的介质中，没有折射光产生，这种现象称为光的全反射现象。 发生全反射的条件可归结为: （1）光线从光密介质射向光疏介质； （2）入射角大于临界角。 (什么是临界角？) ★5、正、负透镜的形状及其作用 正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用。负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用。 ★7、物、像共轭 对于某一光学系统来说，某一位置上的物会在一个相应的位置成一个清晰的像，物与像是一一对应的，这种关系称为物与像的共轭。 例1：一束光由玻璃（n=1.5）进入水中(n=l.33)，若以45°角入射，试求折射角。 解：n1sinI1=n2sinI2 n1=1.5; n2=l.33; I1=45°代入上式得I2=52.6° 折射角为52.6° 第二章 ★1、符号规则； 2、大L公式和小l公式 ★3、单个折射球面物像位置公式

例：一凹球面反射镜浸没在水中，物在镜 前300mm 处，像在镜前90mm 处，求球面反射镜 的曲率半径。 n ′l ′－n l =n ′－n r l =-300mm ，l ′=-90mm 求得r=-138.46mm 由公式解：由于凹球镜浸没在水中，因此有n ′=-n=n 水 ★4 例：已知一个光学系统的结构参数：r = 36.48mm ； n=1；n ′=1.5163；l = -240mm ；y=20mm ；可求 出：l ′=151.838mm ，求垂轴放大率β与像的大小 y ′。11518380417215163240041722083448nl'..n'l .() y'y ..mm ββ?===-?-=?=-?=-解：解：★=1的一对共轭面即为主平面。其物平★4、像方焦点、像方焦距、 物方焦点、物方焦距 物点位于无限远时，它的像点位于F ′处，F ′称为“像方焦点”。 从像方主点H ’到像方焦点F ’之间的距离称为像方焦距。 物方焦点、物方焦距…… 5、单个折射球面的物方焦距公式 6、单个折射球面的像方焦距公式 7、物方焦距和像方焦距的关系 nr f n'n =--n'r f 'n'n =-f 'n f n '=-

应用光学第一章习题库

第一章 几何光学基本原理 一．典型例题 例1 . 游泳者在水中向上仰望，能否感觉整个水面都是亮的？ 解：本题是全反射现象和光路可逆现象的综合运用。 水的折射率n 水 =1.33，空气的折射率n 空 =1.当光线由水进入空气，是 由高折射率介质进入低折射率介质，可以发生全反射，即由水中发出的光线射到水面上时，如果入射角达到临界角，出射光线将掠过分界面。换一个角度看，和水面趋于平行的光，折射后进入水中一点A,它在水面下的折射角即为临界角0I 。在以水中一点A 为锥顶，半顶角 为0I 的圆锥范围内，水面上的光线可以射到A 点，所以游泳者在水中 仰望天空，不能感觉整个水面都是明亮的，而只能看到一个明亮的圆，圆当然的大小当然与游泳者所在的水深有关，如图所示。 下面求出临界角I0的大小 sinI0 等于n 空与n 水的比值等于0.75设水深为H ，则明亮圆半径R=0tan H I 例1-2：一速光由玻璃（n=1.5)进入水（n=1.33),若以45°角入射，试求折射角。

解：本题直接应用斯涅耳定律即可。 11sin n i =22sin n i 1n = 1.5 , 2n = 1.33 , 1sin 45i = 1.5sin 45°= 1.33sin 2i sin 2i = 0.749 I = 52.6°。 折射角为52.6度。 二．习题 1-1 有时看到玻璃窗户上映射的太阳特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射？ 1-2 射击水底目标时，是否可以和射击地面目标一样进行瞄准？ 1-4 汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面，而不做成平面？ 1-5 观察清澈见底的河床底部的卵石，看来约在水下半米深处，问实际河水比半米深还是比半米浅？ 1-6 人眼垂直看水池1米深处的物体，水的折射率为1.33，试问该物体的像到水面的距离是多少？ 1-7平行光速投射到一水槽中，光速的一部分在顶面反射而另一部分在底面反射，如图所示，试证明两束返回到入

应用光学知识点

第一章几何光学基本定律与成像概念 1、波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面成为波阵面，简称波面。光的传播即为光波波阵面的传播。 2、光束：与波面对应的所有光线的集合。 3、波面分类： a)平面波：对应相互平行的光线束（平行光束） b)球面波：对应相较于球面波球心的光束（同心光束） c)非球面波 4、全反射发生条件： a)光线从光密介质向光疏介质入射 b)入射角大于临界角 5、光程：光在介质中传播的几何路程l与所在介质的折射率n的乘积s。光程等于同一时间内光在真空中所走的几何路程。 6、费马原理：光从一点传播到另一点，期间无论经过多少次折射和反射，其光程为极值。 7、马吕斯定律：光线束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。 8、完善像： a)一个被照明物体每个物点发出一个球面波，如果该球面波经过光学系统后仍为一球 面波，那么对应光束仍为同心光束，则称该同心光束的中心为物点经过光学系统后 的完善像点。 b)每个物点的完善像点的集合就是完善像。 c)物体所在空间称为物空间，像所在空间称为像空间。 10、完善成像条件： a)入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。 b)或入射光为同心光束时，出射光也为同心光束。 c)或物点A1及其像点之间任意两条光路的光程相等。 11、物像虚实：几个光学系统组合在一起时，前一系统形成的虚像应看成当前系统的实物。 12、子午面：物点和光轴的截面。 13、决定光线位置的两个参量： a)物方截距：曲面顶点到光线与光轴交点A的距离，用L表示。 b)物方孔径角：入射光线与光轴的夹角，用U表示。 14、符号规则 a)沿轴线段：以折射面顶点为原点，由顶点到光线与光轴交点或球心的方向于光线传 播方向相同时取证，相反取负 b)垂轴线段：以光轴为基准，在光轴上方为正，下方为负。 c)夹角： i.优先级：光轴》光线》法线。 ii.由优先级高的以锐角方向转向优先级低的。 iii.顺时针为正，逆时针为负。 15、球差：单个折射球面对轴上物点成像是不完善的。球差是固有缺陷。 16、高斯像：轴上物点在近轴区以细光束成像是完善的，这个像称为高斯像。 a)通过高斯像点且垂直于光轴的平面称为高斯像面。 b)这样一对构成物象关系的点称为共轭点。

应用光学课件设计例子(学生)

应用光学课程设计 一.题目：8倍观察镜的设计 二.设计要求 全视场： 2ω=7°； 出瞳直径： d=5mm ； 镜目距： p=20mm ； 鉴别率：α=''6； 渐晕系数： k=0.55； 棱镜的出射面与分划板之间的距离：a=10mm ； 棱镜：别汉屋脊棱镜，材料为K10； 目镜：2-28。 三.设计过程 （一）目镜的计算 1.目镜的视场角 ?=?????? ?? = = Γ1451.52'25.3tan 'tan 8tan 'tan ωωωω 2.由于目镜存在负畸变（3%～5%），所以目镜的实际视场角为： ?=?=+=7524.5405.11451.52%51'22'）（实际ω ω 3.目镜的选型：目镜2-28如下图所示：

相应的系统参数为：mm f 216.20'=；?=57'2ω；mm S f 49.4'=；mm d 5= 其结构参数如下表所示： 4.目镜倒置 目镜倒置后的结构参数如下表所示：

5.手动追迹光线，求出倒置后的S f’ 用l 表进行目镜近轴光的追迹，如下表所示： 通过光线追迹得到S f’=18.276mm 6.计算出瞳距p ’ 望远系统的结构图如图所示： 由于孔径光阑是物镜框，则孔径光阑经目镜所成的像为出瞳，则 Γ + =?Γ=-?-=-??? ???=-=-='2''2'' 2''1'22'' 1')'()'('''f S p f S p f S p f f f xx S p x f x f f f f mm p 803.208216 .202760.18'=+= 求得的出瞳距mm p 803.20'=与设计要求mm p 20'=较接近，因此选择的目镜满足要求。 （二）物镜的计算 1.物镜焦距 mm f f f f e o e o 728.161216.208'''' =?=?Γ=?=Γ

(整理)浙大应用光学(完整版)

我们身边有哪些光学仪器与系统？ ?什么是光学？--- 研究有关光的本质及其规律的科学 物 理 光 学 几 何 光 学 生 理 光 学 量 子 光 学 研究光的波动本 质 研究光线传输及成像 研究人身的光学现 象 研究光的量子性?应用光学课程包括哪些主要内容？ 几 何 光 学 像 差 理 论 典 型 光 学 系 统 光 学 系 统 设 计 ? 几何光学--- 研究光线经光学系统的传播而成像，主要目的是根据技术条件设计出符合要求的光学系统。?像差理论--- 成像并不理想，产生缺陷有误差( 如哈哈镜) ?典型光学系统---- 最常用的或以往的设计出的光学系统的特点 眼睛2) 显微镜3) 望远系统4) 摄影系统5) 放映系统没有万能的光学系统 ?设计光学系统---- 了解技术条件。使设计出的光学系统能满足这些技术条件。如观察范围。画面大小。光线波长。倍数。体积和照明条件。 ?实验很重要哦

光组成像特性光组焦距测量材料参数测量典型光学系统?您想发挥自己的智慧、展示自己的个性与才华吗？请参加光学系统CAD 要编个程序使用国际通用软 件 要与同学合作看谁干得更好答辩评分 习题：一次~ 二次/ 章 第一章几何光学的基本定律 本章要点： 1. 发光点、波面、光线、光束 2. 光的直线传播定律、光的独立传播定律、反射定律和折射定律及其矢量形式 3. 全反射及临界角 4. 光程与极端光程定律（费马原理） 5. 光轴、顶点、共轴光学系统和非共轴光学系统 6. 实物（像）点、虚物（像）点、实物（像）空间、虚物（像）空间 7. 完善成像条件 §1-1 发光点、波面、光线、光束返回本章要点 发光点---- 本身发光或被照明的物点。既无大小又无体积但能辐射能量的几何点。对于光学系统来说，把一个物体看成由许多物点组成，把这些物点都看成几何点( 发光点) 。把不论多大的物体均看作许多几何点组成。研究每一个几何点的成像。进而得到物体的成像规律。

浙大应用光学试卷

浙江大学 – 学年 学期 《 应用光学》课程期末考试试卷 开课学院：信息学院 ，考试形式：闭卷，允许带 计算器、尺入场 考试时间： 年______月______日,所需时间：120分钟 考生姓名：_______________学号： 专业：____________ 题序 一 二 三 四 总 分 得分 评卷人 一、选择题（每题2分共16分） 1. 当一远视眼通过带分划板的望远镜观察远处物体时，应使 a. 物镜远离分划板 b. 物镜靠近分划板 c. 目镜远离分划板 d. 目镜靠近分划板 2. 负透镜对 a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像 3. 像面的光照度正比于 a. 光源亮度、22sin β与U b.光源亮度与U 2sin c. 光源亮度与2β d. 22sin β与U 4. 200度的近视眼，应配戴的眼镜的焦距为 a. 200mm b. 500mm c. -500mm d. –200mm 5. 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是 a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 6. 在以下的哪个平面，轴外物点的像是垂直于子午面的短线？ a. 高斯像面 b. 弧矢像面 c. 子午像面 d. 以上都不是 7. 拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用 a. 焦距大，F 数与对准距离小 b. 对准距离与F 数大，焦距小 c. 对准距离与焦距大，F 数小 d. 对准距离小、焦距与F 数大 8. 在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有 a. 1种 b. 2种 c. 3种 d. 以上都不对 答案： 1 2 3 4 5 6 7 8 二、填空题(每空2分，共42分)

应用光学试题(第一章)

说明 希望各位老师均按所要求的格式、字体、颜色进行文档设立。 一、任务安排 刘冬梅1－2章 苗华3－4章 陈宇5－6章 刘智影7、9章 二、时间安排 最迟十一前交电子文档。 三、注意事项 请各位老师无论如何要自己出题，切不可让学生代劳，否则就是给我们自己找麻烦。出题量自己掌握，原则上每章各类题不小于200道，第七章要多些，第九章可少些。各老师自行把握，否则太少无法称为题库。题越多越好。 四、要求 为了将来便于建数据库，我以第一章为例做了个样板，各位看看还有什么不妥之处可直接与我联系。初步想法如下：（一）颜色（必须标清） 1、红色标明级别； 2、兰色表示答案； 3、绿色表示需要注意之处； 4、酱色表示分点；

5、浅绿表示一些说明 （二）难易级别 I级表示简单 II级表示中等 III级表示有难度。 （三）多选题没有分级别，全部按III级处理。 （四）计算题中一个简单公式就可求出的定为I级（每题5分），课后原题均为II级（每题8分），课外题（除非很简单的）均按III级标定（每题10分）。建议大家计算题用填空的形式出，用选择也可（这是我反复试验的结果，觉得还是填空题好一些）。但是出题时要细化一些问题。若以填空的形式出，最好题中确定好结果数值的单位，如 r毫米。计算结果请按小数结果给出（别写成分数形式）。若答案仍很难确定（由于存在精度问题），可给出一个具体答案后再补充一个答案范围，甚至标明有效数字，可参看我编的第一章内容。 （五）填空题除难易级别外，又按需要填的空的个数分为一空题、二空题、三空题。二空及三空题可能存在次序问题，这都可在题后注明。 （六）判断题建议将正确的题与错误的题分开写。 总之一句话，好好参看我写的样板，尤其是有颜色标注的地方可能对你有帮助。依葫芦画瓢吧！ 大家受累了！谢谢！

应用光学习题

应用光学习题、 第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时: 4 学时 ) ?讨论题:几何光学与物理光学有什么区别？它们研究什么内容？ ?思考题:汽车驾驶室两侧与马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面,而不做成平面？ ?一束光由玻璃( n=1、5 )进入水( n=1、33 ),若以45 ° 角入射,试求折射角。 ?证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线永远平行。 ?为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ,孔宽为 120mm ,在孔内部安装一块折射率为 n=1、5163 的玻璃,厚度与装甲厚度相同,问在允许观察者眼睛左右移动的条件下,能瞧到外界多大的角度范围？ ?一个等边三角棱镜,若入射光线与出射光线对棱镜对称,出射光线对入射光线的偏转角为40 °,求该棱镜材料的折射率。 ?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜,同心透镜对光束起发散作用还就是会聚作用？ ?共轴理想光学系统具有哪些成像性质？ 第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时: 10 学时,实验学时: 2 学时 ) ?讨论题:对于一个共轴理想光学系统,如果物平面倾斜于光轴,问其像的几何形状就是否与物相似？为什么？ ?思考题:符合规则有什么用处？为什么应用光学要定义符合规则？ ?有一放映机,使用一个凹面反光镜进行聚光照明,光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为10mm ,投影物高为 40mm ,要求光源像高等于物高,反光镜离投影物平面距离为 600mm ,求该反光镜的曲率半径等于多少？ ?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外,球心与焦点之间,焦点与球面顶点之间三个不同的位置。 ?试用作图法对位于空气中的正透镜( )分别对下列物距: 求像平面位置。

浙江大学应用光学实验报告

\ 本科实验报告 课程名称：应用光学实验 姓名：龚晨晟 学部：信息学部系：光电信息工程学系专业：信息工程（光电系）学号：3100100986 指导教师：岑兆丰 2012年5 月11 日

实验报告 课程名称： 应用光学实验 指导老师 岑兆丰 成绩： 实验名称：典型光学系统实验 实验类型： 设计 同组学生姓名： 乐海滨,王祎乐 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 深入理解显微镜系统、望远镜系统光学特性及基本公式； 掌握显微镜系统、望远镜系统光学特性的测量原理和方法。 二、实验内容和原理 (1)望远镜特性的测定 测定望远镜的入瞳直径D 、出瞳直径D ’和出瞳距；测定望远镜的视觉放大率Γ；测定望远镜的物方视场角，像方视场角；测定望远镜的最小分辨 角φ。 对于望远镜系统来说，任意位置物体的放大率是常数，此值由物镜焦距和目镜焦距确定，其视觉放大率可表示为 (2) 显微镜视场及显微物镜放大率的测定 显微物镜的放大率是指横向放大率 式中 y ——标准玻璃刻尺上一对刻线的距离（物）（格值0.01mm ）； y ′——由测微目镜所刻得的像高。 (3)显微物镜数值孔径的测定 显微物镜的数值孔径为,其中n 为物方介质的折射率，u 为物方半孔径角。若在空气中n=1,则 。 数值孔径通常用数值孔径计来测定，数值孔径计的结构如图5示，其主要元

件是一块不太厚的玻璃半圆柱体，沿直径方向的侧面是与上表面成45度角的斜面，从侧面入射的光线在斜面上全反射，上表面上有两组刻度沿圆周排列。其外圈刻度为数值孔径（即角度的正弦值），内圈刻度为相应的角度值，以度为单位。半圆柱体上表面的圆心附近φ8mm范围内镀铝，铝面上有透光狭缝（3），底座（1）上装有一金属框（4），它可绕圆柱轴线转动，金属框的侧面装有一片乳白玻璃（6），上面刻有叉丝，可以通过狭缝（3）看到十字线的反射像。推动手柄（7），金属框（4）便带着叉丝一起围绕孔径计的圆柱面移动，金属框的上表面装有一块刻有指示线的玻璃（5），指示线在随着叉丝一起运动时通过两组刻度值，所以两组刻度都能反映叉丝的位置。 数值孔径计的45°用以转折光路，若把数值孔径计的光路图拉直则如图6示，狭缝（3）置于被测显微物镜的物面位置，经物镜成像在目镜的物方焦点上，狭缝（3）前面的十字线（6）经物镜后成像在显微镜像方焦面后不远的地方，去掉目镜，人眼位于狭缝的（3）的像面附近，便能看到一个明亮的圆，此即被测物镜的出瞳，出瞳对像面中心的张角为像方孔径角，入瞳对物面中心的张角为物方孔径角。 四、操作方法和实验步骤 一、望远镜特性的测定 1、D、D’、Γ和的测定 图1是望远镜参数的测定装置。

物理光学与应用光学习题解第三章

第三章 习题 3-1. 由氩离子激光器发出波长λ= 488 nm 的蓝色平面光，垂直照射在一不透明屏的水平矩形孔上，此矩形孔尺寸为0.75 mm ×0.25 mm 。在位于矩形孔附近正透镜（f = 2.5 m ）焦平面处的屏上观察衍射图样。试描绘出所形成的中央最大值。 3-2. 由于衍射效应的限制，人眼能分辨某汽车两前灯时，人离汽车的最远距离l = ?（假定两车灯相距1.22 m 。） 3-3. 一准直的单色光束（λ= 600 nm ）垂直入射在直径为1.2 cm 、焦距为50 cm 的汇聚透镜上，试计算在该透镜焦平面上的衍射图样中心亮斑的角宽度和线宽度。 3-4. （1）显微镜用紫外光（λ= 275 nm ）照明比用可见光（λ= 550 nm ）照明的分辨本领约大多少倍？ （2）它的物镜在空气中的数值孔径为0.9，用用紫外光照明时能分辨的两条线之间的距离是多少？ （3）用油浸系统（n = 1.6）时，这最小距离又是多少？ 3-5. 一照相物镜的相对孔径为1:3.5，用λ= 546 nm 的汞绿光照明。问用分辨本领为500线 / mm 的底片来记录物镜的像是否合适？ 3-6. 用波长λ= 0.63m μ的激光粗测一单缝的缝宽。若观察屏上衍射条纹左右两个第五级极小的间距是6.3cm ，屏和缝之间的距离是5 m ，求缝宽。 3-7. 今测得一细丝的夫琅和费零级衍射条纹的宽度为 1 cm ，已知入射光波长为0.63m μ，透镜焦距为50 cm ，求细丝的直径。 3-8. 考察缝宽b = 8.8×10-3 cm ，双缝间隔d = 7.0×10-2 cm 、波长为0.6328m μ时的双缝衍射，在中央极大值两侧的两个衍射极小值间，将出现多少个干涉极小值？若屏离开双缝457.2 cm ，计算条纹宽度。 3-9.在双缝夫琅和费衍射实验中，所用波长λ= 632.8 nm ，透镜焦距f = 50 cm ，观察到两相邻亮条纹之间的距离e = 1.5 mm ，并且第4级亮纹缺级。试求：（1）双缝的缝距和缝宽；（2）第1、2、3级亮纹的相对强度。 3-10. 用波长为624 nm 的单色光照射一光栅，已知该光栅的缝宽a = 0.012 mm ，不透明部分的宽度b = 0.029 mm ，缝数N = 1 000，试求：（1）中央峰的角宽度；（2）中央峰内干涉主极大的数目；（3）谱线的半角宽度。 3-11. 一平行单色光垂直入射到光栅上，在满足λθ3sin =d 时，经光栅相邻两缝沿θ方向衍射的两束光的光程差是多少？经第1缝和第n 缝衍射的两束光的光程差又是多少？这时通过任意两缝的光叠加是否都会加强？ 3-12. 已知一光栅的光栅常数d = 2.5m μ，缝数为N = 20 000条。求此光栅的一、二、