《工程光学教学课件》工程光学第02章-1

1 1. （1）用作图法找出图示显微镜的物、像方焦点，以及物方主平面和像方主平面的位置。

答案：

（2）已知一对共轭点A和A的位置，以及像方焦点F的位置，并假定物、像方空间介质的折射率相同。试用作图法找出光学系统的物方焦点，以及物方主平面和像方主平面的位置。

答案：

2. 三、一光学系统由一透镜和平面镜组成，如图所示。平面镜MN与透镜光轴交于D点，透镜前方离平面镜600mm处有一物体AB，经过透镜和平面镜后，所成虚像AB至平面镜的距离为150mm，且像高为物高的一半，试分析透镜焦距的正负，确定透镜的位置和焦距，并画出光路图。 A

A F 物镜 目镜

F

像方焦点 物方主平面

H

F

物方焦点 物镜 目镜

像方主平面

H

A

A F H H

F 2

答案：

令物AB经透镜成像为A’B’，经平面镜成像为A’’B’’

根据平面镜成像性质，A’B’与A’’B’’关于平面镜对称，即大小相等，且与平面镜等距。

由此可得

'600150450mmAA。

对透镜成像，可得如下关系

'450'/1/2llll

解得

300mml，'150mml。 ………………………………………….(4)

根据成像公式

'1''ffllff

解得

'100mmff。

因此，该透镜为正透镜，焦距为100mm。

放在物与平面镜之间且距离平面镜300mm处。………………………………………(5)

光路图如图所示标注。 …………………………………………………………(3)

B M

N D

A B

A

N B M

D A A

B A F F 3 3. 一玻璃棒（n=1.5）长500mm，两端面为半球面，半径分别为r1=50mm和r2=100mm。一物高y=1mm，垂直位于左端球面顶点之前200mm处的轴线上，如图所示。试求（1）物经玻璃棒成像后的位置和垂轴放大率为多少？（2）试求其共轴理想光学系统的基点和基面的位置，以及焦距的大小，并在图中简要的标出。

测控09级复习资料

二○一一年六月二日 工程光学基础教程

(课后重点习题答案)

测控09级

东北石油大学 东北石油大学测控09级工程光学期末复习资料

第 2 页 共 30 页 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：

2-1 在杨氏实验中，用波长为的氦氖激光束垂直照射到间距为1.00mm的两个小孔上，小孔至屏幕的垂直距离为100cm. 试求在下列两种情况下屏幕上干涉条纹的间距： (1)整个装置放在空气中；(2)整个装置放在n=的水中.

解： 设两孔间距为d，小孔至屏幕的距离为D，装置所处介质的折射率为n，则两小孔出射的光到屏幕的光程差为

21()sinxnrrndndD

所以相邻干涉条纹的间距为

Dxdn

（1） 在空气中时，n＝1。于是条纹间距为

10431.06328106.3210(m)1.010Dxd

（2） 在水中时，n＝。条纹间距为

10431.06328104.7510(m)1.0101.33Dxdn

,

2-2 在杨氏干涉装置中，双缝至屏幕的垂直距离为2.00m. 测得第10级干涉亮纹至中央亮纹之间的距离为3.44cm，双缝间距为0.342mm， 试求光源的单色光波长.

解：在杨氏干涉装置中，两束相干光的光程差为:

sinxddD

根据出现亮条纹的条件0k，对第10级亮条纹，k取10，于是有:

010Dxd

带入数据得:

0231021044.310342.0

由此解出:

nm24.5880

|

2-4

因为：jDxddsin

所以：jDxd )(102.24mdjDx

2-5 用很薄的云母片(n=覆盖在双缝干涉实验装置的一条缝上，观察到干涉条纹移动了9个条纹的距离，光源的波长为 nm，试求该云母片的厚度。

解：设云母片厚度为h，覆盖在双缝中的1r光路上，此时两束相干光的光程差为:

21()(1)xrrhnhdnhkD

当没有覆盖云母片，两束相干光的光程差为:

-

21xrrdkD

因为条纹移动了9个，则:

期 末 复 习

第 四 章：光 现 象 姓 名：

第一节：光的直线传播

1、（09平原会考）如下短句或词语涉及到的知识与光的直线传播无关的是( C )

A．立竿见影 B．一叶障目 C．鱼翔浅底 D．三点对一线

2、（09浙江雅戈尔）如图所示，一女孩面向墙壁站立，她的眼睛与地面相距1.5 米。现有一面小镜，应把小镜挂在墙上哪个位置，女孩才可看到天花板上灯的像? （ D ）

A．地面上方1.50 m的位置 B．地面上方1.63 m的位置

C．地面上方1.75 m的位置 D．地面上方1.83 m的位置

3、能够解释日食现象的是光的直线传播传播理论。如图所示，位于地球上A区域的人看到的是日全食，位于B区域的人看到的是日偏食。

4、（09蚌埠二中）有一根高度为1m的竖直放置的标杆，在太阳光照下，它的影长为1.1m。同时有一根竖直放置的电线杆，它的高度是6m，影长为__6.6______m。

5、（11牡丹江）28．学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像观象。如图所示，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。

(1)分析比较甲、乙两图，可以得出怎样的结论? 小孔成像（的形状）与小孔的形状无关

(2)分析比较甲、丙两图，又可以得出怎样的结论? 小孔成像（的形状）与物体的形状有关

(3)通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是___倒立 光的直线传播

_____ (选填“正立”或“倒立”)的实像，说明小孔成像的原理是________。

(4)树荫下的圆形光斑就是___太阳_____通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。

6、（11·枣庄）28．某同学用两个硬纸筒探究小孔成像，如图所示。