天大工程光學(xué)(上)期末考試試卷及答案

工程光學(xué)（上）期末考試參考答案一． 簡(jiǎn)答題：（共12分，每題3分）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)？fD/f和視場(chǎng)角2孔徑影響像面的照度和分辨率，視場(chǎng)角影響成像的范圍。為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？答：為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x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)，孔徑光闌與物的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？答：顯微物鏡和望遠(yuǎn)物鏡應(yīng)校正與孔徑有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照相物鏡則應(yīng)校正與孔徑徑、大視場(chǎng)系統(tǒng)。評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有瑞利（Reyleigh）判斷法、中心點(diǎn)亮度法、分辨率法、點(diǎn)列圖法和光學(xué)傳遞函數(shù)5種。瑞利判斷便于實(shí)際應(yīng)用，但它有不夠嚴(yán)密之處，只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；中心點(diǎn)亮度法概念明確，但計(jì)算復(fù)雜，它也只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明條件、觀察者等各種因素的影響，結(jié)果不夠客觀，而且它只適用于大像差系統(tǒng)二． 圖解法求像或判斷成像方向：（共18分，每題3分）求像C）求像A'B'求物AB判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向50%漸暈的視場(chǎng)ACBACB'BA'AA'BF'B'HH'FAB F1' F2 F1

H' F' B'f' A'題題2-3圖xyz入瞳xyz入瞳出瞳2ωFF'2-5圖y物鏡xzxyyzxz題2-4圖題2-6圖三． 填空：（共10分，每題2分）1．照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系為：① 照明系統(tǒng)的拉赫不變量要大于成像系統(tǒng)的拉赫不變 ② 保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)2．轉(zhuǎn)像系統(tǒng)棱鏡和 透鏡兩大類其作用是：_使物鏡所成的倒像轉(zhuǎn)變?yōu)檎?。一學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距-0.2米 該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離眼前0.2米 。光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有兩透明介質(zhì)面上的反射損, 介質(zhì)吸收的損和 反射面的光能損。5．激光束聚焦要求用焦距的透鏡，準(zhǔn)直要用焦距的透鏡四． 計(jì)算題：（共60分）f30mm，如在其前邊放置一個(gè)6x置和焦距，并畫出光路圖。分）

f' h f'o 1 6解：f' h f解：e 2 3

, f'180(mm)l 'f'(f')30180210(mm)H 3l '30(mm)F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：物鏡物鏡目鏡h1F1'(F2)F3'(F')H'-h2fo'-fef3'=30-f'lH'

20mm的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前50mm處，第二面鍍反射膜。該2物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm，如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透鏡的折射率n。（202ABABB'A'd-l=50l2l1'-l2'=-l3'-l3設(shè)：透鏡的折射率為n

1n' n n'n1物點(diǎn)A經(jīng)

r折射成像在處，將已知條件l50mm代入公式l'

l r 得n 1 n1l' 1

20

1 1 22A'r2

反射后，成像于B'點(diǎn)。故將

l2l'dl

l' l r，1 111

11得： l2' l1

10 ----②1B'點(diǎn)再經(jīng)r1

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l(wèi)3d55，代入折射公式，得：11l' 52

n120 ----③由①②③式解得： n答：透鏡的折射率為1.6。

500mm

1，相對(duì)孔徑10，對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像平面的距離為400mm，物鏡最后一面到像平面的距離為300mm。分）若用該物鏡構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為2mm分）分）分）分）5折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。分）畫出光路圖。分）解：根據(jù)題意，畫出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：hh1h2u1'u2'H'F1'F'd 300400f'=500 f'

h1tgu'2h f' 1 1 tgu'1h hdtgu'12 1 h 1 tgu' 2f500mm和d100mm

1 300 ，得：f1'25(m)f'f'將d

'f2

代入牛頓公式

f'

1 2

f'300(mm)2D1

D500

150(mm)

f' 10，則： 10

D5025xD' 2f' 500

o25x ffe' ，

' 20(mm)25 25025012.5xe f' 20e孔徑光闌物鏡孔徑光闌物鏡目鏡h1h2u1'u2'H'F1'F'd 300 -fe=20400f'=50011111將和l100mm f將和1

'200mm代入公式l' l f'，得：

'66.67mm111將l2(66.67320)386.67mm和fe'20mm代入公式l' l f'，得出瞳距：lz'21.09(mm)