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应⽤光学习题集答案习题第⼀章1、游泳者在⽔中向上仰望，能否感觉整个⽔⾯都是明亮的？(不能，只能感觉到⼀个明亮的圆，圆的⼤⼩与游泳都所在的⽔深有关，设⽔深H ，则明亮圆半径HtgIc R =）2、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表⾯发⽣了全反射现象？答：是。

3、⼀束在空⽓中波长为nm 3.589=λ的钠黄光从空⽓射⼊⽔中时，它的波长将变为多少？在⽔中观察这束光时其颜⾊会改变吗？答：'λλ=n ，nm 442'=λ不变 4、⼀⾼度为m 7.1的⼈⽴于路灯边（设灯为点光源）m 5.1远处，路灯⾼度为m 5，求⼈的影⼦长度。

答：设影⼦长x ，有：57.15.1=+x x ∴x=0.773m 5、为什么⾦钢⽯⽐磨成相同形状的玻璃仿制品显得更加光彩夺⽬？答：由于⾦钢⽯折射率⼤，所以其临界⾓⼩，⼊射到其中的光线⼤部分都能产⽣全反射。

6、为什么⽇出或⽇落时太阳看起来稍微有些发扁？（300例P1）答：⽇出或⽇落时，太阳位于地平线附近，来⾃太阳顶部、中部和底部的光线射向地球⼤⽓层的⼊射⾓依次增⼤（如图）。

同时，⼤⽓层密度不均匀，折射率⽔接近地⾯⽽逐渐增⼤。

当光线穿过⼤⽓层射向地⾯时，由于n 逐渐增⼤，使其折射⾓逐渐减⼩，光线的传播路径就发⽣了弯曲。

我们沿着光线去看，看到的发光点位置会⽐其实际位置⾼。

另⼀⽅⾯，折射光线的弯曲程度还与⼊射⾓有关。

⼊射⾓越⼤的光线，弯曲越厉害，视觉位置就被抬得越⾼，因为从太阳上部到下部发出的光线，⼊射⾓依次增⼤，下部的视觉位置就依次⽐上部抬⾼的更多。

第⼆章1、如图2－65所⽰，请采⽤作图法求解物体AB的像，设物像位于同⼀种介质空间。

图2－652、如图2－66所⽰，'MM 为⼀薄透镜的光轴，B 为物点，'B 为像点，试采⽤作图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。

BM B 'M ′ B M M ′B ' ●●●●(a) (b)图2－663、如图2－67所⽰，已知物、像的⼤⼩及位置，试利⽤图解法求解出焦点的位置，设物、像位于同⼀种介质空间。

应用光学试题一、问答题1、在几何光学框架内，光的传播规律可归纳为四个基本定律，请分别简述其内容。

（1）光的直线传播定律：在各向同性介质中，光沿直线传播。

（2）光的独立传播定律：从不同的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：入射光线、反射光线和投射点法线三者在同一平面内，入射角和反射角二者绝对值相等且符号相反，即入射光和反射光在法线两侧。

（4）折射定律：入射光线、折射光线和投射点法线三者在同一平面内，入射角的正弦与折射角的正弦之比与入射角的大小无关，而与两种介质的性质有关。

对一定波长的光线，在一定温度和压力的条件下，该笔直为一常数，等于折射光线所在介质的折射率ｎ＇和入射光线所在介质的折射率ｎ之比。

2、请概述光线与波面的概念，以及几何像差与波像差的概念。

（1）几何光学中把光看作是光线。

光波是电磁波，向周围传播，在某一瞬时，其振动相位相同的各点所构成的曲面称为波面。

在各向同性介质中，光沿着波面的法线方向传播，可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。

（2）几何像差是几何光线经过光学系统后的实际光路相对于理想光路个偏离量。

波像差是经过光学系统后的实际波面和理想波面之间的偏差。

3、何为马吕斯定律？光学系统成完善像的条件是什么？（1）马吕斯定律：垂直于波面的光束（法线集合）经过任意多次反射和折射后，无论折射面和反射面的形状如何，出射光束仍垂直于出射波面，保持光线束仍为法线集合的性质；并且入射波面和出射波面对应点之间的光程均为定值。

（2）光学系统成完善像的条件：ａ：点物成点像，即物空间每一点在像空间都有唯一的的点与之对应。

ｂ：物空间每一条线在像空间都有唯一的直线与之相对应。

ｃ：物空间的任一点位于一条直线上，那么在像空间内共轭点必定在该直线的共轭线上。

4、何为阿贝不变量和拉赫不变量？它们的物理意义是什么？（1）阿贝不变量：1111''Q n n r l r l ⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭；其物理意义是，近轴区，一折射面的物空间和像空间的一对共轭点的位置是确定的。

【最新整理，下载后即可编辑】一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是。

2、发生全反射的条件是。

3、光学系统的三种放大率是、、，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是。

5、物镜和目镜焦距分别为mmf2'=物和mmf25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm，则该显微镜的视放大率为，物镜的垂轴放大率为，目镜的视放大率为。

6、某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是(填“实”或“虚”)像。

7、人眼的调节包含调节和调节。

8、复杂光学系统中设置场镜的目的是。

9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为度。

10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm的平行玻璃板，其等效空气层厚度为mm。

11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是。

12、有效地提高显微镜分辨率的途径是 。

13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度 。

一、填空题1、光路是可逆的2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I 0，其中，sinI 0=n 2/n 1。

3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率； 一4、轴上无穷远的物点5、－20；－2； 106、实7、视度 瞳孔8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。

9、3010、1011、保持系统的共轴性12、提高数值孔径和减小波长13、小二、简答题1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。

物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。

2、如何确定光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。

这些像中，孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。

2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学 A 课程号：共 2 页第 1 页专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__日分数_________ 一．简答题（15分）（写在答卷纸上）1．（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？2．（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。

二．作图题（15分）(画在试卷上)4．（５分）已知焦点F和F’和节点J和J’（见图2），求物方主点H和像方主点H’。

5．（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。

授课教师李颖命题教师或命题负责人签字李颖院系负责人签字年月日注：请命题人标明每道考题的考分值。

J F’F J’图2zyxABCD图12005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号：共 2 页第 2 页中国海洋大学试题答案2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学一．简答题（15分）1．（5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？物理光学：研究光的本性，并根据光的本性来研究各种物理现象。

几何光学：研究光的传播规律和传播现象，几何光学中采用光线理论。

2．（5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？场镜：和像平面重合或者和像平面很靠近的透镜，场镜只改变成像光束位置，不影响系统的光学性质。

作用：降低主光线在后面系统上的透射高度；改变出瞳距离；承担一定放大作用。

3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。

球差，彗差，像散，场曲，畸变二．作图题（15分）4．（５分）已知焦点F和F’和节点J和J’（见图2），求物方主点H和像方主点H’。

图25．（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。

光学考试试卷（附答案）班级姓名学号成绩一、填空题（本大题共9题，每题2分，共18分）1．在几何光学系统中，唯一能够完善成像的是系统，其成像规律为。

2．单色光垂直入射到由两块平板玻璃构成的空气劈尖中，当把下面一块平板玻璃缓慢向下移动时，则干涉条纹，明暗条纹的间隔。

3．在夫琅和费单缝衍射中，缝宽为b，缝屏间距为L，波长为 ，零级条纹的宽度为，一级暗条纹的宽度为。

4．曲率半径为R的凹球面镜的焦距为，若将球面镜浸入折射率为n的液体内，该系统的焦距为。

5．在光栅衍射中，第三级缺级，则光栅常数与缝宽的比为；还有第级主极大缺级。

6．在菲涅耳圆孔衍射中，对轴线上的P点离圆孔越近，波带数越；对给定的P点，孔径越小，波带数越。

7．当物处于主光轴上无穷远处，入射光线平行于主光轴，得到的像点称为；在通常情况下，薄透镜成像的高斯公式是。

8．主平面是理想光具组的一对共轭平面；节点是理想光具组的一对共轭点。

9．在洛埃镜实验中，将屏移至与玻璃平板相接触，则在接触处出现的是条纹，这一事实证实了。

二、选择题（本大题共10题，每题3分，共30分）1．用半波带法研究菲涅耳圆孔衍射时，圆孔轴线上P点的明暗决定于（A）圆孔的直径；（B）光源到圆孔的距离；（C）圆孔到P点距离；（D）圆孔中心和边缘光线到P点的光程差2．一发光点位于凹球面镜前40cm处，镜面曲率半径为16cm，则象距为（A）-10cm；（B）-20cm；（C）-30cm；（D）-40cm3．为了测定金属丝的直径，可把它夹在两平板玻璃的一端，测得两相邻干涉条纹的间距为d，若金属丝与劈尖的距离为L，所用单色光的波长为λ，则金属丝的直径为（A）Lλ/d；（B）λd/L；（C）λd/2L；（D）Lλ/2d4．在夫琅和费双缝衍射中，零级包迹中含有11条干涉条纹，必须满足下列条件（缝宽为b，缝间不透明部分为a）（A）a=2b；（B）a=3b；（C）a=4b；（D）a=5b5．一双凹透镜折射率为n，置于折射率为n'的介质中，则下列说法正确的是（A）若n>n'，透镜是发散的；（B）若n>n'，透镜是会聚的；（C）若n'>n，透镜是发散的；（D）双凹薄透镜是发散的，与周围介质无关6．空气中，薄透镜的横向放大率为（A）f/x；（B）x/f；（C）-f/x；（D）-x/f7．在玻璃表面镀上一层透明的MgF2（n=1.38）薄膜，对于波长为λ的入射光，增透膜的最小厚度为（A）λ/2；（B）λ/4；（C）λ/2n；（D）λ/4n8．夫琅和费单缝衍射中，零级中央亮条纹的光强为I0，光波波长为λ，当缝两边到屏上的P 点的光程差为λ/4时，P点的光强约为（A）I0/2；（B）I0/4；（C）2I0/5；（D）4I0/59．将折射率为n1=1.50的有机玻璃浸没在油中，油的折射率为n2=1.10，试问：全反射的临界角为（A ）50.110.1arcsin； （B ）50.110.1arccos ； （C ）1.10/1.50； （D ）1.50/1.10 10．在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n 、厚度为h 的透明介质片后，两光束光程差的改变量为（A ）2（n-1）h ； （B ）2nh ； （C ）nh ； （D ）（n-1）h三、作图题：（本大题1题，10分）用作图法求出物点S 的像点。

应用光学习题本习题供学习、复习使用。

精练这些习题及作业和课件上的例题有助于掌握、理解应用光学课程的基本知识、理论和规律。

应用光学的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。

本习题仅供课程学习时参考。

习题中一些问题提供了解答，限于时间，其它则略去。

一、简答题1、几何光学的基本定律及其内容是什么？2、理想光学系统的基点和基面有哪些？3、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?4、常见非正常眼有哪两种？如何校正常见非正常眼？5、光学系统极限分辨角为多大？采取什么途径可以提高极限分辨角？6、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？7、如何确定光学系统的视场光阑？8、成像光学系统有哪两种色差？试说明它们的成因？9、对目视光学仪器的共同要求是什么？10、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。

11、什么是理想像和理想光学系统？12、理想光学系统有何特点？13、简述单平面镜的成像特性。

14、双平面镜的成像特性。

15、什么是光阑？15、光阑在光学系统中的作用及其分类。

16、简述孔径光阑确定方法。

17、简述视场光阑的确定方法。

18、什么是光学系统的景深？19、什么是光学系统的像差？20、单色光的几何像差有哪些？复色光的几何像差有哪些？21、什么是光学系统的球差？22、什么是光学系统的慧差？23、什么是光学系统的像散？24、什么是光学系统的色差？二、填空题1、在空气和折射率为2的介质界面上发生全反射的临界角是。

2、入瞳孔径越大，则景深越；对准平面距离越远，则景深越。

3、会引起像模糊的单色像差有：，，，。

4、两种远心光路分别是：，。

5、近视眼能看清楚的最远距离为0.5m，则应该佩戴度的负透镜。

6、某人戴250度的近视眼镜，此人的远点距离是米，所戴眼镜是焦距为米的 (填“正”或“负”)透镜。

7、照相机中的可变光阑起的是光阑的作用，它限制的是；而底片框起的是光阑的作用，它限制的是。

8、几何光学三个基本定律是：，，。

《光学》试题1一、选择题。

(每题2分，共10分)1. 在附图中，二条光线a 、b 开始时无位相差，相聚在P 点时有位相差(n°为 空气的折射率)，且a 光线位相落后的是图[ ]2. 白光垂直照射在肥皂膜上，肥皂膜呈彩色，当肥皂膜的厚度趋于零时，从反射光方向观察 肥皂膜[ ](A) 还是呈彩色；(B)呈白色；(C)呈黑色.； (D)无色透明。

3. 全息照相是记录物光波的(A) 振幅分布和相位分布；(B) 振幅分布和频率分布；(0频率分布和位相分布；(D)频率分布，振幅分布，相位分布。

4. -束单色线偏振光其偏振化方向与1/4波片的光轴夹角a =n/4。

此偏振光经过波片后 [ ](A)仍为线偏振光 (B)振动面旋转了(C) 振动面不变 (D)变为圆偏振光 。

5. 在劈尖干涉实验中，劈尖夹角。

变小时，干涉条纹将1. 用波长为2的单色平行光垂直入射在一块多缝光栅上，其缝宽均为a,缝间不透明部分 b = 3a ,则在单缝衍射的中央明条纹中共有 条谱线。

2. 一束真空中波长为X °单色光波在折射率为n 的介质中由A 点传播到B 点，位相改变了 2 n,光程改变了»3. •束光垂直入射在偏振片F 上，以入射光线为轴转动P,观察通过P 的光强变化过程.若(A)下移，条纹间距变小；(B)上移，条纹间距变大 (D) 不好确定。

共24分)不动，条纹间距也不;二、填空题(每题3分,入射光是则将看到光强不变。

4.一凹面镜半径为0.80m,那么它将太阳光聚焦于离凹面镜顶点处。

B 5.在日镜焦距一定的情况下，物镜的焦距愈__________ ,望远镜放大率愈大|W '刁6.为了检测透镜表面的加工质量，将玻璃样板与待测透镜表面紧贴，在反射光中观察其形成的牛顿环（俗称“光圈”）。

用手轻压上方的样板，若条纹向外扩大，则表不透镜表面曲率7.在做迈克耳孙十涉实验时，移动平面反射镜陆，如果视场中心消失的圆环条纹数目为N,则血移动的距离△"=。

四、分析作图题（共25分）1. 已知正光组的F 和F’，求轴上点A 的像，要求用五种方法。

（8分）2. 已知透镜的焦距公式为1122111nr f 'r d (n )n()(n )r r =⎡⎤--+-⎢⎥⎣⎦，11H n l'f 'd nr -=-，21H n l f 'd nr -=-，分析双凹透镜的基点位置，并画出FFL 、BFL 和EFL 的位置。

（9分）3. 判断下列系统的成像方向，并画出光路走向（8分）（a ） （b ）五、计算题（共35分） 1．由已知150f mm '=，2150f mm '=-的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成一放大4倍的实像，并且第一透镜的放大率12β⨯=-，试求：1.两透镜的间隔；2.物像之间的距离；3.保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相应的垂铀放大率为多大?（15分）2. 已知一光学系统由三个零件组成，透镜1：11100f f '=-=，口径140D =；透镜2：22120f f '=-=，口径230D =，它和透镜1之间的距离为120d =；光阑3口径为20mm ，它和透镜2之间的距离230d =。

物点A 的位置1200L =-，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）试题标准答案及评分标准用纸课程名称：应用光学 （A 卷）一、选择题（每题2分，共10分）1．B ；2．A ；3．C ；4．C ；5．D二、填空题（每题2分，共10分）1．物镜的像方焦点F '物到目镜物镜焦点F 目之间的距离 2．又叫后截距，用Fl '表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离 3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别4．入瞳直径D 和物镜焦距f '物之比D f '物5．假设物空间不动，棱镜绕P 转θ，则像空间先绕P ’转1(1)n θ--，后绕P 转θ三、简答题（每题4分，共20分）1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。