安徽师范大学应用光学考研真题试题2016—2020年

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。

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。

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、筒答题1、几何光学的基本定律及其内容是什么？答：几何光学的基本定律是自钱传播定律、独立传播定W：、反射定律和折射定律。

直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。

独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。

反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角：折射定律：折射光线位于入射面内：入射角和折射角正弦之比，对两种定的介j员来说，是=个和入射角无关的常数n isin/，-msin/。

22、理想光学系统的基点和基面有哪些？理想光学系统的基点包指物方焦点、｛象方焦点；物方主点、像方主点：物方节点、像方节点。

基面包括：物方焦平丽、像方然平面：物方主平丽、像方主平面；物方节平面、像方节平面。

3、什么是光学系统的孔役光阑和视场光阙？答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阔。

晴荡艾丽王辅前有字亩7茧事宝肯车夜夜古国的光册J。

4、常见非正常跟有哪两种?如何校正常见非正常1'常见正常目艮包括近视酬远视盹近视眼将工二（远附近点）矫正到无限远，远视眼，将一丘丛（远点就近点）矫正到明视距离。

3、光'于系统极限分辨角为多大?采取什么途径可以提岗极限分辨角？答：衍射决定的极限分辨角为0=3®。

可见其与波长和孔役有关。

订蔬小波长D和增大孔径可以提高光学系统的分辨率。

I什么是共和1）也学系统、元学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共制线通过系统各表面的幽率中心，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。

、如何确定光学系统的视场Jt阙？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，孔径对入暗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阙。

考试试题纸（A卷）课程名称题号题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题应用光学四五六七专业班级八九十总分一二三一、选择题（每题1分，共5分）1．发生全反射现象的必要前提是：A)光线由光疏介质到光密介质传播B)光线由光密介质到光疏介质传播C)光线在均匀介质中传播D)以上情况都可能产生2．周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确3．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜4．棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：A改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5．光学系统中场镜的作用是：A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确二、填空题（每题2分，共10分）1．显微镜中的光学筒长指的是（2．光学系统中像方顶截距是（3．用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（4．望远系统中物镜的相对孔径是（5．棱镜的转动定理是（三、简答题（共20分）1．什么叫孔径光阑？它和入瞳和出瞳的关系是什么？（4分）2．什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？（4分）3．几何像差主要包括哪几种？（4分）4.什么叫远心光路？其光路特点是什么？（4分）5.照相机中F数是什么意思？光圈指的是什么？（4分））））））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f'=nr1n−1n−1，l'H=−f'd，lH=−f'd，nrnr⎡⎤rd12(n−1)⎢n(1−1)+(n−1)⎥r2r2⎦⎣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）五、计算题（共35分）（b）1．由已知f1′=50mm，f2′=−150mm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β1=−2，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：f1′=−f1=100，口径D1=40；透镜2：f2′=−f2=120，口径D2=30，它和透镜1之间的距离为d1=20；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2=30。

《应用光学》课程测验01学院：物电学院 班级：_____________ 姓名：________ 学号：________1. 人类对光的研究，可以分为两个方面：一方面是_____________________，称为物理光学，另一方面是 _________________________________，称为几何光学。

2. 几何光学基本定律包括________________、_______________、__________________。

3. 用绝对折射率表示的折射定律可用公式_______________表示。

4. 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？5. 为了从坦克内部观察外部目标，需要在坦克壁上开一个孔。

假定坦克壁厚200mm ，孔宽为120mm ，在孔内安装一块折射率5163.1 n 的玻璃，厚度与装甲厚度相同，问在允许观察者眼睛左右移动的条件下，能看到外界多大的角度范围？1、研究光的本性，并根据光的本性来研究各种光学现象 研究光的传播规律和传播现象2、直线传播定律、反射定律、折射定律3、2121n sin sin n I I = 4、解：7.3581516012580tan 200552tan 35321cos 3290sin sin 2222212=+=+=∴====⎪⎭⎫⎝⎛-==︒=x L mmI x I I n n I5、解：78.0arcsin 278.0arcsin 7801.034343*5163.1sin 34343200120120sin sin sin *122角度范围为∴===∴=+==ααββαn《应用光学》课程测验02学院：物电学院 班级：___________ 姓名：________ 学号：________1. 共轴理想光学系统有哪些性质？2.什么叫理想光学系统？理想光学系统有那些性质？3.什么叫理想像？理想像有何实际意义？4. 一个等边三角棱镜，若入射光线和出射光线对棱镜对称，出射光线对入射光线的偏转角为40°，求该棱镜材料的折射率。

光学综合考研真题试卷答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的波长为λ，频率为f，根据光速公式c=λf，光速c是多少？- A. 3×10^8 m/s- B. 4×10^8 m/s- C. 5×10^8 m/s- D. 6×10^8 m/s答案：A2. 干涉现象是光学中的一个重要现象，以下哪个不是干涉现象的条件？ - A. 相干光源- B. 相干光波- C. 频率相同- D. 振幅不同答案：D3. 以下哪个现象不是衍射现象？- A. 单缝衍射- B. 双缝衍射- C. 光的偏振- D. 多缝衍射答案：C...二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述光的偏振现象及其应用。

光的偏振是指光波振动方向的有序排列。

在自然光中，光波的振动方向是随机的，而在偏振光中，振动方向是一致的。

偏振现象的应用非常广泛，包括偏振眼镜减少眩光、偏振滤光片在摄影中的应用以及在光学仪器中的偏振分析等。

2. 解释全反射现象及其条件。

全反射是指当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，光将不会穿透到光疏介质中，而是全部反射回光密介质。

全反射的条件是：光从光密介质到光疏介质传播，且入射角大于临界角。

...三、计算题（每题15分，共30分）1. 已知一束光从空气射入水中，折射率为1.33，求光在水中的传播速度。

根据折射率公式n = c/v，其中n是折射率，c是光在真空中的速度（3×10^8 m/s），v是光在介质中的传播速度。

将已知数值代入公式得：v = c/n = 3×10^8 m/s / 1.33 ≈ 2.25×10^8 m/s。

2. 一个单缝的宽度为0.5mm，光波长为600nm，求第一级暗条纹的位置。

单缝衍射的暗条纹位置可以通过公式x = (mλL) / a^2计算，其中m是级数（本题为第一级，m=1），λ是光波长，L是观察屏到单缝的距离，a是单缝宽度。