工程光學(xué)郁道銀版習(xí)題解答一題不落第七章典型光學(xué)系統(tǒng).doc

工程光學(xué) 郁道銀 習(xí)題解答 第七章 典型光學(xué)系統(tǒng)1一個(gè)人近視程度是（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是，求：（1）遠(yuǎn)點(diǎn)距離；（2）其近點(diǎn)距離；（3）配戴100度近視鏡，求該鏡的焦距；（4）戴上該近視鏡后，求看清的遠(yuǎn)點(diǎn)距離；（5）戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。解： 2一放大鏡焦距，通光孔徑，眼睛距放大鏡為，像距離眼睛在明視距離，漸暈系數(shù)為，試求（1）視覺放大率；（2）線視場；（3）物體的位置。eye已知：放大鏡 求： 2y l解：由可得： 方法二： 3一顯微鏡物鏡的垂軸放大率為，數(shù)值孔徑，共扼距，物鏡框是孔徑光闌，目鏡焦距。 （1）求顯微鏡的視覺放大率。 （2）求出射光瞳直徑。 （3）求出射光瞳距離（鏡目距）。 （4）斜入射照明時(shí)，求顯微鏡的分辨率。 （5）求物鏡的通光孔徑。 （6）射物高，漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。已知：顯微物鏡 共軛距物鏡框?yàn)榭讖焦怅@ A孔由物鏡成象關(guān)系: 道威判斷 目鏡的 時(shí) 4欲分辨的微小物體，使用波長，斜入射照明，問：（1） 顯微鏡的視覺放大率最小應(yīng)多大？（2） 數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合？ 視場光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明 的大小 5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑，物體大小，照明燈絲面積1.21.2,燈絲到物面的距離100mm,采用臨界照明,求聚光鏡焦距和通光孔徑。已知 燈絲面積 1.21.2燈絲到物面的距離100mm 臨界照明求: 和通光孔徑.聚物 解: 6為看清4km處相隔150mm的兩個(gè)點(diǎn)（設(shè)），若用開普勒望遠(yuǎn)鏡觀察，則： （1）求開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作放大倍率； （2）若筒長，求物鏡和目鏡的焦距； （3）物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離； （4）為滿足工作放大率的要求，求物鏡的通光孔徑； （5）視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動量； （6）若物方視場角求象方視場角； (7)漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。 已知： 解： （rad） 有效放大率 工作放大率 求 對于 代入公式 整理得： mm對于 目 7.一開普勒望遠(yuǎn)鏡,五經(jīng)焦距,目鏡的焦距為,物方視場角,漸暈系數(shù),為了使目鏡通光孔徑,在物鏡后焦平面上放一場鏡,試: (1)求場鏡焦距; (2)若該場鏡是平面在前的平凸薄透鏡,折射率,求其球面的曲率半徑。 物孔闌場鏡目 其中 代入求得： 9一個(gè)照明器由燈泡和聚光鏡組成，已知聚光鏡焦距，通光孔徑，要求照明距離為5m遠(yuǎn)直徑為3m的圓，試問燈泡應(yīng)安裝在什么位置。 已知： 5m處3m直徑光照明 求 l 解： 11.用電視攝象機(jī)監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光亮度為，光學(xué)系統(tǒng)的透過濾為0.6，攝象管靶面要求照度為，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈。解： 14開普勒望遠(yuǎn)鏡的筒長255mm，無漸暈， （1）求物鏡和目鏡的焦距； （2）目鏡的通光孔徑和出瞳距； （3）在物鏡焦面處放一場鏡，其焦距為，求新的出瞳距和目鏡的通光孔徑； （4）目鏡的視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動量。孔闌出瞳xy 解得 由三角形相似得： 有大三角形相似得： 物目場物鏡經(jīng)場鏡成像 經(jīng)目鏡成像 15一透鏡焦距，如在其前邊放置一個(gè)的開普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出光路圖。）解：, 求得： 答：組合后的焦距是-180mm?；c(diǎn)位置如圖所示。 其光路圖如下所示：f3=30-h2-fF3(F)F1(F2)h1-feHfo物鏡目鏡lH 16已知，的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前，如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透鏡的折射率n。（）l2-l3-l2=-l3-l=50dBABAl1解： 設(shè)：透鏡的折射率為n 物點(diǎn)A經(jīng)折射成像在A處，將已知條件代入公式 得 - A經(jīng)反射后，成像于B點(diǎn)。故將，代入反射面公式，得： - B點(diǎn)再經(jīng)折射成像在B點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B點(diǎn)視為像，有，代入折射公式，得： - 由式解得： 答：透鏡的折射率為1.6。17已知物鏡焦距為，相對孔徑，對無窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像平面的距離為，物鏡最后一面到像平面的距離為。（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（2）若用該物鏡構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為，求望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率；（）（3）求目鏡的焦距、放大率；（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（）（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（6）如果視度調(diào)節(jié)為5折光度，目鏡應(yīng)能移動的距離。（）（7）畫出光路圖。解：根據(jù)題意，畫出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：f=500400300dHFu2h1F1h2u1 (1)將和代入公式 ，得：將代入牛頓公式，得：(2)因，則：(3)， (4)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：-fe=20f=500400300dHFu2h1F1h2u1物鏡目鏡孔徑光闌 將和代入公式，得：將和代入公式，得出瞳距：(5)(6)(7)望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下：lz目鏡-fe=20fo=500dHFo (Fe)物鏡孔徑光闌出瞳 18.思考題1、用一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察地面上的建筑物，怎樣調(diào)節(jié)鏡筒的長度？答：一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡是用來觀察極遠(yuǎn)的問題的。對物鏡而言，物距接近無窮遠(yuǎn)，其像距就是物鏡的焦距；而對于目鏡而言，目鏡的物距就是它的焦距，目鏡的像距為無窮遠(yuǎn)。所以此時(shí)筒長等于兩透鏡的焦距之和。當(dāng)用它觀察地面上的建筑物時(shí)，此時(shí)物距從無窮遠(yuǎn)變?yōu)橛邢蘧嚯x，像距也從焦點(diǎn)移向焦點(diǎn)的外側(cè)，所以必須拉長鏡筒才能使物鏡所成的像落在目鏡的物方焦平面上。2攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？答：攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是：焦距、相對孔徑和視場角。焦距影響成像的大小，相對孔徑影響像面的照度和分辨率，視場角影響成像的范圍。3為了保證測量精度，測量儀器一般采用什么光路？為什么？答：為了保證測量精度，測量儀器一般采用物方遠(yuǎn)心光路。由于采用物方遠(yuǎn)心光路時(shí)，孔徑光闌與物鏡的像方焦平面重合，無論物體處于物方什么位置，它們的主光線是重合的，即軸外點(diǎn)成像光束的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會產(chǎn)生測量誤差。4顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什