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工程光学复习题

1 填空题

(1)

在光传播中，某一时刻振动相位相同的点构成的等相位面称为。

(2) 光传播的方程为()[]kz t E E +-=ωi exp 0描述的是沿z 轴 (A. 正 B.负) 方向传播的光。

(3) 光传播的方程为()[]kz t E E --=ωi exp 0描述的是沿z 轴 (A. 正 B.负) 方向传播的光。

(4) 光学系统完善成像的条件可简述为。 (5) 一般地，称光组的光焦度

为。

(6) 夫琅和费衍射形成的爱里（Airy ）斑直径与衍射屏圆孔半径成比，与波长成比。

(7) 当两相干光束振幅比为时，形成的干涉条纹的可见度最好。

(8) 一般地讲，眼睛在没有调节的松弛状态下，能分辨的物点间最小视角为。

(9) 提高显微镜分辩率的途径

有。

(10)

对于玻璃球与玻璃盘形成的牛顿环等厚干涉，当球和盘间的距离进一步减小时，可以看到条纹的移动方向为：。

(11) 电磁场连续的条件是：在没有传导电流和自由电荷的介质中，的法向分量在界面上连续。

(12) 当光正入射到光学透明介质的界面，半波损失是指。 (13)

在光传播中，发生全反射的条件为。

(14) 光组中，节点的定义为。

(15) 物方主平面与像方主平面之间互为关系，横向放大率为 (16) 对于折射棱镜，偏向角取最小的条件

为。

(17) 当光线垂自入射或接近垂直入射时，光楔所产生的偏向角仅由光

楔的和决定。

(18) 杨氏双缝干涉实验中，条纹的间距与波长成比，与会聚集角

成比。

(19) 形成驻波的两束叠加光波满足的条件。 (20) 一般地讲，光学玻璃根据折射率或阿贝常数的不同可分

为。

(21) BK7玻璃 nd = 1.51680 νd = 64.17 牌号: 。 (22) 对于显微镜，增大数值孔镜的途径

有。

(23)对于平板形成的等倾干涉，当两板间的距离减小时，可以看到条

纹的移动方向为：。

(24)电磁场连续的条件是：在没有传导电流和自由电荷的介质中，

的切向分量在界面上连续。

(25)在折射率为n G玻璃基片上涂有厚度为h折射率为n的单层膜，

欲使该单层膜在空气中对波长为λ的光起到减反增透的作用，则

满足关系为。

(26)阿贝常数的表达式为: 。

(27)光波产生干涉的条件包括(1) 频率相同; (2) ;

(3) 。

(28)影响干涉条纹可见度的因素包

括: 。

(29)夫琅和费衍射中, 衍射孔径在自身平面内平移,衍射图样的位

置; 形状。(A改变B不变)

(30)夫琅和费衍射中, 倾斜平面波照射衍射孔径,衍射图样的位

置; 形状。(A改变B不变)

(31)入射光瞳与景深的关系为：。

(32)单色光成像会产生性质不同的五种像差, 分别为：。

(33)球面光学系统的垂轴放大率β, 轴向放大率α和角放大率γ的关系

为: 。

(34)发光强度单位为：，国际计量大会规定频率为

赫兹的单色光光源发出的，在某方向的辐射强度为1/683W/sr时，

对应的发光强度为单位发光强度。

(35)颜色的三种表观特征为：。

(36)颜色的三刺激值的定义为：。

(37)光栅的角色散指：。

(38)波长在nm~ nm之间的电磁波能为人眼

所感知，为可见光。

(39)颜色有三种表观特征，明度，和。

(40)当自然光以布儒斯特角入射时，反射光的电矢量振动方向与入射

面的关系是。

(41)相干时间定义为：。

(42)平行平板的等倾干涉图样的定域在。

2简答和计算

（1）一束白光垂直照射在厚度为0.4微米的玻璃片上，玻璃的折射率为1.5，在可见光谱范围内反射光束中哪些波长将被加强?

（2）用很薄的云母片( n = 1.58)覆盖在双缝干涉装置中的一条缝上，这时，光屏上的中心为原来的第七条纹所占据，若λ＝5500埃, 则云母片多厚?

（3）用波长 λ = 6328埃的平行光垂直入射宽度a = 0.15毫米的狭缝，缝后以焦距 f ＝ 40厘米的凸透镜将衍射光会聚于屏幕上。求在屏幕上形成的中央明纹的宽度。

（4）试证当一条光线入射于厚度为d 、折射率为n 的平行平面玻璃板的表面上而从板的对侧表面射出空气中时，出射、入射光线一定平行。但向侧面发生一位移x ,当入射角i 1很小时，这个位移量满足

n i d x 1

1-??=。

（5）下图1为近轴区光线经过单个折射球面的折射，证明相关量满足满足下式。

? ??-=??? ??'-'l r n l r n 1111

（6）对于单折射球面，存在三对不产生像差的共轭点，说明其位置特征。

（7）简要说明慧差的概念，并画图表示子午慧差。

（8）画图说明开普勒望远镜的组成及成像原理。

（9）简要说明颜色的色品坐标的概念。

（10）写出在没有传导电流和自由电荷的介质中电磁场连续的条件。（11 ) 以做图法求出下图轴上A点的像A 。

（12）绘出正方矩孔的夫琅和费衍射图样的示意图。

（13）完成下图棱镜的成像。

（14）画出下图A点成像的边缘光线和过B点的主光线。

（15）将下图棱镜及光组成像补充完整。

（16）证明理想光学系统成像的牛顿公式。

（17）证明理想光学系统成像的高斯公式。

f'= （18）一光组由两个薄光组组合而成，如下图所示。第一个薄光组焦距

f'= -400mm，两光组的间隔d＝300mm。求组500mm．第二个薄光组的焦距

l'。

合光组的焦距f', 组合光组的像方主面位置H'及像方焦点的位置

（19）下图为曲率半径r = 100毫米的半球透镜，玻璃折射率 n =1.5，试求

1) 该半球透镜放置在空气中，球面一侧为像方时的焦距，主面和焦点的位置。

2) 当将透镜浸在水中（折射率1.33）,一平行细光束垂直地入射在半球透镜的平面上, 求光学会聚点位置。

（20）下图为望远物镜，已知r1 = 62.5mm, r2 = -43.65mm, r3 = -124.35mm, d 2 =

4mm, d 3 = 2.5mm ，n 1 = 1, ,51633.121=='n n 6727.132=='n n , 13='n 。表1为计算光线经过面1，面2 和面3时的近轴计算结果。计算公式为

u i r r l i i u u i n n i u r r l i ''+=''-+=''='-=,,,，11++-'=i i i d l l 。求

1) 将表1中的数据补充完整。 2) 画出所计算光线的路径。

3) 求此处的像方焦距，像方焦点和像方主点的位置。

图4

序号 r d n l h u i 1 62.5 1 -1.00000E+90

1.00000E+01 0 1.60000E-01 2 -43.65 4 1.51633 A 9.78207E+00 B -

2.78585E-01 3

-124.35

2.5

1.6727

3.41467E+02

9.71097E+00

2.84390E-02

-1.06533E-01

表1

i' u' l' h' C 5.44821E-02 1.83547E+02 D -2.52541E-01 2.84390E-02 3.43967E+02 9.78207E+00 -1.78198E-01

1.00104E-01

9.70092E+01

9.71097E+00

（21）希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜, 焦距f ' = 1200mm, 由物镜顶点到像面的距离(筒长)L ＝ 700mm, 由系统最后—面到像平面距离(工作距离)为k l ' = 400mm ，按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构．并画出光路图。

（22）试设计一测量方案测量气体折射率： 1 绘制原理图，并给出简单说明。 2 分析所给出测量方案的特性。

（23）试设计一测量方案测量一构件的微小伸长或收缩量，要求：

1 绘制原理图，并给出简单说明。

2 分析所给出测量方案的特性。

（24）以图6实现夫琅和费实验，分别在孔径平面和透镜焦平面上建立坐标系x 1C y 1 和x P 0y 。则在后焦面上某一点P (x ,y )的复振幅分布为

()()()11111122exp ~2exp ,~

y dx yy xx f k i y x E f y x f ik f C y x E ????????+-+?????????? ?

?++= (1)

式中λ

i C 1=

，()11~

y x E +是x 1C y 1面上孔径范围内的光的复振幅分布。试解释式(1)中各个项的意义

（25）简要说明法布里_珀罗干涉仪测量光谱的原理。（26）简要说明迈克尔逊干涉仪的基本原理。（27）已知两个光学系统的焦距分别为：

求此组合系统的主平面和焦点的位置，并画图表示。

（28）已知条件如下：

求主平面和焦点位置

（29）两个偏振片叠放在一起，强度为I 0的入射自然光垂直照射其上，透射光强为I 0 /8，求这两个偏振片的偏振化方向的夹角。

（30）已知物点A 1位于一透镜的第一面的球心上，r 1 = -50mm, 透镜厚度d 为2mm, 折射率为1.5, 且放置在空气中，若该透镜为齐明透镜，求出r 2及像距。

（31）两个偏振片叠放在一起，强度为I 0的入射自然光垂直照射其上，透射光强为I0 /8，求：1）.这两个偏振片的偏振化方向的夹角？2) .若在两偏振片中间再插入另一偏振片，其偏振化方向与前后两片偏振片的偏振化方向夹角相等，那么通过三个偏振片后的透射光强又是多少？

（32）试用符号规则标出下列光组及光线的位置（1）r = -30mm, L = -100mm, U = -10° （2）r = 30mm, L = -100mm, U = -10°

（33）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

50;100`;100`2211=-=-==-=d f f f f 空气

玻璃空气;

0.1`;509;5163.1`;5;0.1;102221111=-======n r ）（K n n d n r

已求出：l’=151.838mm，现求β, y’ （横向放大率与像的大小）

（34）图示说明光组的像方焦点、像方焦平面；像方主点、主平面；像方焦距。

（35）用惠更斯作图法求取正晶体或负晶体的折射光波的k o，k e，s o，s e

（36）如图A，B是两块玻璃平板，D为细金属丝，O为A和B的交棱。

1）利用等厚干涉的方法测量细金属丝的直径，怎样根据体条纹数计算直径？

2）若B表面有一半圆柱形凹槽，凹槽方向与A和B的交棱O垂直，则看到条纹如何，画出示意图。

3）若单色光的波长＝623.8 nm, 条纹最大弯曲量为条纹间距2/5，问凹槽深度？

第三版工程光学答案

第一章 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小得像,若将屏拉远50mm,则像得大小变为70mm,求屏到针孔得初始距离。解:在同种均匀介质空间中光线直线传播,如果选定经过节点得光线则方向不变,令屏到针孔得初始距离为x,则可以根据三角形相似得出: 所以x=300mm 即屏到针孔得初始距离为300mm。 4、一厚度为200mm得平行平板玻璃(设n=1、5),下面放一直径为1mm得金属片。若在玻璃板上盖一圆形得纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都瞧不到该金属片,问纸片得最小直径应为多少？解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层得时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有: (2) 由(1)式与(2)式联立得到n0、

16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1、5得玻璃球上,求其会聚点得位置。如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中得会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处？说明各会聚点得虚实。解:该题可以应用单个折射面得高斯公式来解决, 设凸面为第一面,凹面为第二面。 (1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时得状态,使用高斯公式: 会聚点位于第二面后15mm处。 (2) 将第一面镀膜,就相当于凸面镜像位于第一面得右侧,只就是延长线得交点,因此就是虚像。还可以用β正负判断: (3)光线经过第一面折射:, 虚像第二面镀膜,则:

得到: (4) 在经过第一面折射物像相反为虚像。 18、一直径为400mm,折射率为1、5得玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于1 ／2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察,问瞧到得气泡在何处？如果在水中观察,瞧到得气泡又在何处？解: 设一个气泡在中心处,另一个在第二面与中心之间。 (1)从第一面向第二面瞧 (2)从第二面向第一面瞧 (3)在水中

工程光学期末考试题库试题含答案详解

一、填空题 1．在单缝衍射中，设缝宽为a，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e暗= ___ ，条纹间距同时可称为。2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动角。3．光线通过平行平板折射后出射光线方向___ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d，折射率为n，则在近轴入射时，轴向位移量为_______ 。4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为 ____ ，另一类为 _____ 。5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生 ________ 。n e

天大工程光学(上)期末考试试卷及答案

工程光学（上）期末考试参考答案一．简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角 2。焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：球差、正弦差等。照相物镜则应校正与孔径和视场有关的所有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？答：评价像质的方法主要有瑞利（Reyleigh ）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数（OTF ）法等5种。瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A'B'（图中C 为球面反射镜的曲率中心） 2．求像A'B' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向

工程光学习题解答

第一章习题 1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。 3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。 4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：

工程光学练习题(英文题加中文题含答案)

English Homework for Chapter 1 ancient times the rectilinear propagation of light was used to measure the height of objects by comparing the length of their shadows with the length of the shadow of an object of known length. A staff 2m long when held erect casts a shadow long, while a building’s shadow is 170m long. How tall is the building Solution. According to the law of rectilinear propagation, we get, 4.32170= x x=100 (m) So the building is 100m tall. from a water medium with n= is incident upon a water-glass interface at an angle of 45o. The glass index is . What angle does the light make with the normal in the glass Solution. According to the law of refraction, We get, ' 'sin sin I n I n = 626968 .05.145 sin 33.1sin =?= ' I 8.38='I So the light make 3. A goldfish swims 10cm from the side of a spherical bowl of water of radius 20cm. Where does the fish appear to be Does it appear larger or smaller Solution. According to the equation. r n n l n l n -'=-'' and n ’=1 , n=, r=-20 we can get 11416.110133 .15836.8)(5836.81165.02033.01033.11>-=??-=''= -='∴-=--+-=-'+='l n l n cm l r n n l n l β A

工程光学考试试题学习资料

光学试题 (120分钟) 班级__________学号____________姓名____________ 一选择题(每小题3分,共30分) 1 单色平行光垂直照射在薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，如图所示，若薄膜的厚度为e ，且n 1＜n 2＞n 3，1为入射光在n 1中的波长，则两束反射光的光程差为 (A) 2n 2e ． (B) 2n 2 e - λ1 / (2n 1)． (C) 2n 2 e - n 1 λ1 / 2． (D) 2n 2 e - n 2 λ1 / 2． [ ] 2 若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹 (A) 中心暗斑变成亮斑． (B) 变疏． (C) 变密． (D) 间距不变． [ ] 3 用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分 (A) 凸起，且高度为 / 4． (B) 凸起，且高度为 / 2． (C) 凹陷，且深度为 / 2．（D ）凹陷，且深度为 / 4． [ ] 4 在玻璃(折射率n 2＝1.60)表面镀一层MgF 2 (折射率n 2＝1.38)薄膜作为增透膜．为了使波长为500 nm(1nm=10-9m)的光从空气(n 1＝1.00)正入射时尽可能少反射，MgF 2薄膜的最少厚度应是 (A) 78.1 nm (B) ) 90.6 nm (C) 125 nm (D) 181 nm (E) 250nm ［］ 5 对某一定波长的垂直入射光，衍射光栅的屏幕上只能出现零级和一级主极大，欲使屏幕上出现更高级次的主极大，应该 (A) 换一个光栅常数较小的光栅． (B) 换一个光栅常数较大的光栅． (C) 将光栅向靠近屏幕的方向移动． (D) 将光栅向远离屏幕的方向移动．［］ 6 在双缝衍射实验中，若保持双缝S 1和S 2的中心之间的距离d 不变，而把两条缝的宽度a n 1n 2n 3入射光反射光1反射光2e 平玻璃工件空气劈尖总分

天津大学20142015学年工程光学期末考试试卷.doc

天津大学工程光学（上）期末考试试卷一．问答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A 'B ' 2．求像A 'B ' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向题2-3图题2-2图

三．填空：（共10分，每题2分） 1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为： ①________________________________________________ ②________________________________________________ 2．转像系统分____________________和___________________两大类，其作用是：_________________________________________ 3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________, 该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。 4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________, 题2-4图题2-5图题2-6图

________________________和_______________________。 5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。四．计算题：（共60分） 1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个x 6-=Γ的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。（10分） 2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。物A 位于第一球面前mm 50处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前mm 5，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n 。（20分） 3．已知物镜焦距为mm 500，相对孔径101 ，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为 mm 400，物镜最后一面到像平面的距离为mm 300。（1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（8分）（2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为mm 2，求望远镜的视觉放大率；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4分）（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6）如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）工程光学（上）期末考试参考答案一．简答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f 、相对孔径'/f D 和视场角ω2。焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？

工程光学期末复习题

简答题、填空题： 1、光线的含义是什么？波面的含义是什么？二者的关系是什么？光线：发光点发出光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻起振动位相相同的点所构成的等相位面。二者关系：波面法线即为光线。 2、什么是实像？什么是虚像？如何获得虚像？实像：实际光线相交所会聚成的点的所组成的像。虚像：光线的延长线相交所形成的点所组成的像。如何获得虚像：光线延长线所形成的同心光束。 3、理想光学系统几对基点？分别是什么？ 2对。像方焦点（F’），像方主点（H’），物方焦点（F），物方主点（H）。 4、什么是孔径光阑？什么是入瞳？什么是出瞳？孔径光阑与入瞳、出瞳之间有什么系？孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑。入瞳：孔径光阑在透镜后，经前面光学系统所成的像，称为入瞳。出瞳：孔径光阑在透镜前，经后面光学系统所成的像，称为出瞳。关系：入瞳、出瞳和孔径光阑对整个系统是共轭的，经过入瞳的光线必经过孔径光阑、也经过出瞳。 5、光学系统的景深是什么含义？能够在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。 6、发生干涉的条件是什么？发生干涉的最佳光源是什么类型的光源？两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源。 7、近场衍射和远场衍射的区别是什么？近场衍射：光源和衍射场或二者之一到衍射屏的距离比较小时的衍射。远场衍射：光源和衍射场都在衍射屏无限远处的衍射。 8、什么是光学系统的分辨率？人眼的极限分辨率是多少？极限分辨角为60``(=1`) 9、完善像和理想光学系统的含义分别是什么？完善像：每一个物点对应唯一的一个像点。或者，物点发出的同心光束经过光学系统后仍为同心光束。或者，入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。理想光学系统：任何一个物点发出的光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相交于一点的系统。 10、近轴光线的条件是什么？近轴光线所成像是什么像？条件：当孔径角U很小时，I、I’和U’很小。成像：高斯像。 11、光学系统中主点有什么特点？节点有什么特点？ 12、一束光入射到平面镜上，有反射光从平面镜射出，当平面镜旋转了5°，试问反射光旋转过多少度？ 13、视场光阑的作用是什么？入窗、出窗和视场光阑的关系是什么？作用：限制物平面上或物空间中成像范围。关系：入窗、出窗和视场光阑三者互为共轭。

(工程光学基础)考试试题库1

1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e 暗=f a λ' ，条纹间距同时可称为线宽度。 2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 30° 角。 3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1 (1)d n - 。 4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为菲涅耳衍射，另一类为夫琅禾费衍射。 5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。n e

北航2013年工程光学上期中考试试卷

班号学号姓名成绩 2013年北京航空航天大学《工程光学（I）》期中考试试题一、填空题（本题共20分，每空2分） 1、一个折射率为1.52的双凸薄透镜，其中一个折射面的曲率半径是另一个折射面的2倍，且其焦距为5cm，则这两个折射面的曲率半径分别是（）cm和（）cm。 2、一个物方、像方折射率相同的折射光学系统对实物成像时，其垂轴放大率 -1<β<0 ，则成（）（正立/倒立）的实像。 3、限制轴上物点成像光束宽度的光阑是（），而（）在此基础上进一步限制轴外物点的成像光束宽度。 4、为减小测量误差，测量仪器一般采用（）光路。 5、一个透镜紧贴水面使用，如果测得空气端的焦距为100mm，则水面端的焦距大小为（）mm（设水的折射率为1.33）。 6、厚度为L、折射率为n的玻璃板，其等效空气层的厚度为（）。 7、在组合系统中，光学间隔定义为（）。有时用它来区分显微镜和望远镜，那么对于望远镜，光学间隔等于（）。二、简答题（本题共20分，每题4分）。 1、光线的含义是什么？波面的含义是什么？二者的关系是什么？ 2、请描述马吕斯定律，并说明它的含义是什么，且与折射与反射定律、费马原理的关系。 3、请写出发生全反射的条件，若光从折射率n 1的介质到折射率n 2 的介质界面发生全反射，请写出全反射临界角公式。 4、在光学系统中，棱镜主要起什么作用，且普通棱镜与屋脊棱镜在结构、作用上的主要区别是什么？ 5、利用解析法来研究物像关系有哪两种公式，请写出关系式并说明每个物理量的含义。三、作图题（本题共16分，每题4分）。

1、用图解法求下列图中物体的像，并指出像的虚实： 2、用图解法求下列图中物体的像，并指出像的虚实： 3、求物AB的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4、判断光学系统成像的方向

工程光学期末复习题(含答案)

简答题、填空题： 1、光线的含义是什么波面的含义是什么二者的关系是什么光线：发光点发出光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻起振动位相相同的点所构成的等相位面。二者关系：波面法线即为光线。 2、什么是实像什么是虚像如何获得虚像实像：实际光线相交所会聚成的点的所组成的像。虚像：光线的延长线相交所形成的点所组成的像。如何获得虚像：光线延长线所形成的同心光束。 3、理想光学系统几对基点分别是什么 2对。像方焦点（F’），像方主点（H’），物方焦点（F），物方主点（H）。 4、什么是孔径光阑什么是入瞳什么是出瞳孔径光阑与入瞳、出瞳之间有什么系孔径光阑：限制进入光学系统的成像光束口径的光阑称为孔径光阑。入瞳：孔径光阑在透镜后，经前面光学系统所成的像，称为入瞳。出瞳：孔径光阑在透镜前，经后面光学系统所成的像，称为出瞳。关系：入瞳、出瞳和孔径光阑对整个系统是共轭的，经过入瞳的光线必经过孔径光阑、也经过出瞳。 5、光学系统的景深是什么含义能够在像面上获得清晰像的物空间深度，就是系统的景深。 6、发生干涉的条件是什么发生干涉的最佳光源是什么类型的光源两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源。 7、近场衍射和远场衍射的区别是什么近场衍射：光源和衍射场或二者之一到衍射屏的距离比较小时的衍射。远场衍射：光源和衍射场都在衍射屏无限远处的衍射。 8、什么是光学系统的分辨率人眼的极限分辨率是多少极限分辨角为60``(=1`) 9、完善像和理想光学系统的含义分别是什么完善像：每一个物点对应唯一的一个像点。或者，物点发出的同心光束经过光学系统后仍为同心光束。或者，入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。理想光学系统：任何一个物点发出的光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相交于一点的系统。 10、近轴光线的条件是什么近轴光线所成像是什么像条件：当孔径角U很小时，I、I’和U’很小。成像：高斯像。 11、光学系统中主点有什么特点节点有什么特点 12、一束光入射到平面镜上，有反射光从平面镜射出，当平面镜旋转了5°，试问反射光旋转过多少度 13、视场光阑的作用是什么入窗、出窗和视场光阑的关系是什么作用：限制物平面上或物空间中成像范围。关系：入窗、出窗和视场光阑三者互为共轭。

(工程光学基础)考试试题库1

1．在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e 暗=f a λ ' ，条纹间距同时可称为线宽度。 2．当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 30° 角。 3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ ,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，轴向位移量为1 (1)d n - 。 4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为菲涅耳衍射，另一类为夫琅禾费衍射。 5．光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。n e

天大工程光学(下)期末考试试卷及答案

工程光学（下）期末考试试卷一、填空题（每题2分，共20分） 1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm ）垂直入射，若缝宽为0.1mm ，则第1极小出现在（）弧度的方向上。 2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm 的汇聚透镜，透镜焦距为50cm ，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是3 1066.6-?cm ，则光波波长为（）nm 。 3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o ，光栅常数d=1μm ，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（）nm 。 4．晶体的旋光现象是（），其规律是（）。 5．渥拉斯棱镜的作用（），要使它获得较好的作用效果应（）。 6．() =?? ? ?????????-??????-??????110 01 01 1111i i 利用此关系可（）。 7．波片快轴的定义：（）。 8．光源的相干长度与相干时间的关系为（）。相干长度愈长，说明光源的时间相干性（）。 9．获得相干光的方法有（）和（）。 10．在两块平板玻璃A 和B 之间夹一薄纸片G ，形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1所示。当稍稍用力下压玻璃板A 时，干涉条纹间距（），条纹向（）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角01>i ），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（）。二、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分） 1．简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变化？ 1）增大透镜L 2的焦距； 2）减小透镜L 2的口径； 3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。

工程光学复习题-几何光学部分I

1简答（1）何为完善成像？轴上物点在近轴区内以细光束成的完善像称为什么？（2）什么是孔径光阑、入瞳和出瞳？三者是什么关系？画图表示生物显微镜的孔径光阑、入瞳和出瞳，并标出系统的物方孔径角和像方孔径角。（3）什么是像差？共有哪几种像差？只与孔径相关的像差是什么？只与视场相关的像差是什么？ 2．已知一台显微镜的物镜和目镜相距200mm，物镜焦距为7.0mm，目镜焦距为 5.0mm，若物镜和目镜都可看成是薄透镜，试计算：（1）如果物镜把被观察物体成像于目镜前焦点附近，那么被观察物体到物镜的距离是多少？物镜的垂轴放大率β是多少？（2）xx的视觉放大率是多少？提示：（1）根据xx公式（2）视觉放大率为物镜的垂轴放大率于目镜的视觉放大率之积 3一平行细光束入射到一半径r =30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，①求其会聚点的位置和虚实；②若将一个半径相同但表面镀有反射膜的玻璃球紧挨放置时（如图1），则反射光束经玻璃折射后，会聚点又在何处？虚实如何？ n=1.5r=30mm 图1 提示A2l2l2A 1 (A

2)l1 4已知组合物镜由两片薄透镜组成，其焦距为500mm，相对孔径为。它对无穷远物体成像时，第一片薄透镜到像平面的距离为400mm，第二片薄透镜到像平面的距离为300mm。（1）求组合物镜的结构参数。（2）若用该组合物镜和另一目镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为2mm，求望远镜的视觉放大率。（3）求目镜的焦距和放大率。（4）如果物镜组中第一片薄透镜为孔径光阑，求出瞳距。 5如图所示，有一半径为r的折射球面，球心位于C处，物、像方折射率分别为n和n′，物点位于A处，经球面折射后成像于A′处。（1）请根据符号规则标出物距、物方孔径角、入射角、折射角、像距、像方 xx角以及半径r；（2）假设物距和物方孔径角已知，请推导计算像距和像方孔径角的实际光路计算公式。（必须有推导过程，只写出公式不得分） n n′··· A A’C 6两个薄透镜L1和L2的孔径均为4cm，L1的焦距为8㎝，L2的焦距为3㎝，L2在L1之后5㎝，对于平行于光轴入射的光线，求系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳。

天大工程光学(上)期末考试试卷及答案

工程光学（上）期末考试试卷一．问答题：（共12分，每题3分） 1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？ 2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？ 3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？ 4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分） 1．求像A 'B ' 2．求像A 'B ' 3．求物AB 经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场 6．判断棱镜的成像方向题2-3图题2-2图

工程光学课后答案-第二版-郁道银(学习答案)

工程光学第一章习题 1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。 3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。 4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n0sinI1=n2sinI2 (1)

工程光学--期末考试试题

测控专业--工程光学--期末考试试题一、项选择题（每小题2分，共20分） 1一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处，则该球面镜的曲率半径等于 A．－100mm B．－50mm C．50mm D．100mm 2．一个照相物镜能分辨的最靠近的两直线在感光底片上的距离为2μm，则该照相物镜的分辨率为： A． 2μm； B． 0.5线/μm； C． 50 线/mm； D． 500线/mm； 3．一个发光强度为I的点光源悬挂于桌面上方2米处，则桌面上的最大光照度为 A．I/4 B．I/2 C．2I D． 4I 4．对显微镜系统正确的描述是 A. 显微镜系统的出射光瞳在目镜之前； B. 对显微镜的单色像差一般用C光(656.3nm)来校正； C、显微镜的数值孔径与其物镜和目镜均有关； D. 显微镜的数值孔径越大，景深越小; 5．焦距为100mm的凸薄透镜，其光焦度Φ为： A．0.01mm-1；B．0.01mm；C．0.02mm-1；

D．0.02mm； 6．以下关于光学系统成像的像差，正确的描述是 A. 轴上物点成像可能存在的像差有球差和正弦差; B. 目视光学系统一般对F光（486.1nm）和C光(656.3nm) 消色差 C. 畸变不仅使像的形状失真，而且影响成像的清晰 D. 对单正透镜通过改变其设计参数可以完全校正球差 7．焦距为200mm的透镜对一无穷远处物体成实像，则像距等于： A．∞； B．-∞； C．200mm； D．–200mm； 8．一个高10mm的实物通过某光学系统成倒立实像，像高20mm，则成像的垂轴放大率β为 A．β=－2× B．β=－1/2× C．β=1/2× D．β=2× 9．一个平面光波可以表示为，则该平面波所在传播介质的折射率是： A． 0.65； B． 1.5； C． 1.54； D． 1.65； 10．强度为I的自然光通过起偏器后，出射光是 A. 强度为I的线偏振光; B．.强度为I/2的线偏振光; C．强度为I的自然光; D．强度为I/2的自然光; 二.填空题（每小题2分，共10分） 1．一束强度为I、振动方向沿铅垂方向的线偏振光通过一个检偏器后，透过光的强度为I/2，则检偏器透光轴与铅垂方向的夹角为

工程光学试题

工程光学期末考试试卷一．判断题：（共10分，每题2分） 1 光线是沿直线传播的（×） 2 理想光学系统的物方主平面与像方主平面共轭（√） 3入射光线不变，平面反射镜旋转φ角，则反射光线也旋转φ角（×） 4具有相同的物镜焦距和视角放大率的伽利略与开普勒望远镜，开普勒望远镜筒长要长（√） 5显微系统用于测长等目的时，为消除测量误差，孔径光阑应放在物镜的像方焦平面上，称为“像方远心光路”（×）二.填空题（共20分，每空2分） 1.光以60度的入射角射到一玻璃板上，一部分光反射，一部分光折射观察到反射光和折射光互成90度角，则此玻璃的折射率为_________________。 2.转像系统分____________________和___________________两大类。 3.两个凸透镜的焦距分别为20mm,60mm，相距70mm，则两透镜的组合焦距为_________________。 4.设物A满足左手系，经光学系统28次反射后成像B，则像B满足_________________系。 5.一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________。该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。 6.物方远心光路的孔径光阑位于_________________。 7.一开普勒望远镜的物镜焦距为100mm，目镜焦距为20mm，则此望远镜的筒长是_________________。 8.人眼观察远处物体时，刚好能被眼睛分辨的两点对瞳孔中心的张角称人眼的最小分辨角，若瞳孔直径为D。光在空气中的波长为λ，n为人眼玻璃体的折射率，则人眼的最小分辨角为_______________ 三．图解法求像或判断成像方向：（共25分，每题5分） 1．求像A'B' 2．求像A'B' 3．求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距 4．判断光学系统的成像方向 5. 判断棱镜的成像方向四. 1 2 题2-5图

《工程光学》试卷(A卷)

华南理工大学期末考试《工程光学》试卷(A卷) 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案写在答题纸上； 3．考试形式：闭卷； 4. 本试卷共三大题，满分100分，一.简答题（共30分） 1、麦克斯韦方程组描述了怎样的电磁场现象规律？（本小题6分） 2、简述光学里布儒斯特角的概念，并举出其应用的一个例子（本小题6分）。 3、两束光产生干涉需要哪些条件？有哪两种方法可以实现光束的干涉？（本小题6分） 4、简述干涉和衍射的区别与联系。（本小题6分） 5、简述光程的定义及费马原理。（本小题6分）二.计算题（共56分） 1、已知光驻波的电场为试导出磁场强度H的表达式，并绘出该驻波的示意图。（本小题8分） 2、光束以很小的角度入射到一块平行平板（如图），试求相继从平板反射和透射的头两支光束的相对强度。设平板的折射率n=1.5（本小题8分） 3、在玻璃平板B上放一块标准平板A（如图），并将一端垫一小片锡箔，使A 和B之间形成楔形空气层。 ⑴若B表面有一半圆柱形凹槽，凹槽方向与A、B交线垂直，问在单色光垂直照射下看到的条纹形状如何？ ⑵若单色光波长（He-Ne激光），条纹的最大弯曲量为条纹间距的2/5，问凹槽的深度是多少？（本小题8分）

4、在杨氏实验装置中，两小孔S1和S2的间距为0.5mm，光屏离小孔距离为50cm。当以折射率为1.6的透明薄片贴住小孔S2时，发现屏上的条纹移动了1cm，试确定该薄片的厚度。（本小题8分） 5、衍射细丝测径仪是将单缝夫琅和费衍射装置中的单缝用细丝代替。今测得衍射斑的宽度(两个一级暗纹间的距离)为1cm, 求细丝的直径。已知光波长0.63 m,透镜焦距50cm。（本题8分） 6、水槽有水20CM深,槽底有一点光源,水的折射率是1.33,水面上电光源正上方浮一不透光的圆形纸盘,使人从水面上任意角度观察都看不到光,则纸盘的最小面积是多少? （本小题8分） 7、一薄透镜焦距为200mm，一物体位于透镜前300mm处，求像的位置和垂轴放大率。（本小题8分）