光学设计cad答案

现代光学设计作业学号：**********姓名：***一、光学系统像质评价方法 (2)1.1 几何像差 (2)1.1.1 光学系统的色差 (3)1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4)1.1.3 轴外像点的单色像差 (5)1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7)1.2 垂直像差 (7)二、光学自动设计原理 (9)2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9)2.2 适应法光学自动设计程序 (11)三、ZEMAX光学设计 (13)3.1 望远镜物镜设计 (13)3.2 目镜设计 (17)四、照相物镜设计 (22)五、变焦系统设计 (26)一、光学系统像质评价方法所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。

由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在光学系统成像质量优劣的问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。

（1）光学系统实际制造完成后对其进行实际测量✧星点检验✧分辨率检验（2）设计阶段的评价方法✧几何光学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数✧物理光学方法：点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数下面就几种典型的评价方法进行说明。

1.1 几何像差几何像差的分类如图1-1所示。

图1-1 几何像差的分类1.1.1 光学系统的色差光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。

光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。

如图1-2，薄透镜的焦距公式为()'121111n f r r ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭(1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变，因此焦距也要随着波长的不同而改变，这样，当对无限远的轴上物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同。

我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差，通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差，也成为近轴轴向色差。

若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距，则近轴轴向色差为'''FC F C l l l ∆=- (1-2)图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像当焦距'f 随波长改变时，像高'y 也随之改变，不同颜色光线所成的像高也不一样。

光学cad答案⼆光学系统设计(⼆)⼀、单项选择题（本⼤题共 20⼩题。

每⼩题 1 分，共 20 分）在每⼩题列出的四个备选项中只有⼀个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均⽆分。

1．当⼊瞳在单个折射球⾯（0>r ）的球⼼右侧时，产⽣⼦午彗差是 ( )。

A.正值B.负值C.零D.⽆法判断2．假定物位于有限距离处，⼤⼩为-y ，当⼊瞳在单正透镜的左侧时，产⽣畸变的是 ( )。

A.正值B.负值C.零D.⽆法判断3．下列各条件中，描述垂轴⼩线段完善成像的条件是 ( )。

A.正弦条件B. 余弦条件C. 等晕条件D. 赫歇尔条件4．边缘光和近轴光⾊差之差称为 ( ) 。

A.球差B. 位置⾊差C. ⼆级光谱D. ⾊球差5．下列像差中需要校正⼆级光谱的是 ( )。

A.低倍显微物镜B.长焦距平⾏光管物镜C.望远物镜D.照相物镜6．对于密接双薄透镜系统，要消除⼆级光谱，两透镜介质应满⾜ ( )。

A.相对⾊散相同，阿贝常数相差较⼩B.相对⾊散相同，阿贝常数相差较⼤C.相对⾊散相差较⼤，阿贝常数相同D.相对⾊散相差较⼩，阿贝常数相同7．对于球⾯反射镜，其初级球差表达公式为 ( )。

A.?δ2h 81L =' B. ?δ2h 81L -=' C. ?δ2h 41L =' D. ?δ2h 41L -=' 8．下列光学系统中属于⼤视场⼤孔径的光学系统是 ( )。

A.显微物镜B.望远物镜C.⽬镜D. 照相物镜9．场曲之差称为 ( )。

A.球差B. 彗差C. 像散D. ⾊差10．初级球差与视场⽆关，与孔径的平⽅成 ( )。

A.正⽐关系B.反⽐关系C.倒数关系D.相反数关系11．场镜除产⽣场曲外，还会产⽣ ( )。

A.球差B.彗差C.像散D.畸变12．普通的正透镜产⽣的场曲值为 ( )。

A.正值B.负值C.零D.⽆法判断13．弯⽉形厚透镜的介质折射率为1.5，若要⾃⾝消除⾊差，1r 与2r 的差值应满⾜ ( )。

光学作图题(含详细答案)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN光学作图题1．如图所示，有一束光通过虚线内的光学元件后，传播方向发生了改变，则这个虚线框内（）A．一定是凸透镜 B．一定是凹透镜 C．一定是平面镜D．可能是凸透镜，可能是凹透镜，也可能是平面镜2．一束光射到三棱镜上，如图，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．3．按照题目要求作图：（1）如图甲，光源A发出一束光经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，作出其光路图．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中完成光路并标出点光源S和像的位置．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向．4．按要求作图（1）如图甲，根据平面镜成像特点，作出物体在平面镜中的像．（2）如图乙，﹣束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路．（3）如图丙，将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．（4）如图丁，完成透镜的光路．5．图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A'B'，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置．26．某点物体发出的光经凸透镜折射后会聚于一点，该点就是物体的实像，如图所示，L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的焦点F，并在图中标出F的位置．7．如图所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图并在主光轴上找出此透镜的焦点F．8．如图所示，在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，请你在图中利用光的直线传播原理确定青蛙视野的大致范围，并用阴影线表示出来．9．在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图a所示．天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化．请在图b中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围．（如果水不满将怎样大致画呢）10．一束光线射到三棱镜（玻璃制成）上，如图所示，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．11．小丽利用透镜使水平方向的光束经过透镜后向上偏折，如图所示，你用两种方法去确定透镜的种类和大致的位置（在图中画出）312．如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像，A′B′为（“实”、“虚”）像．13．按要求完成下列作图．（1）根据平面镜成像特点，在图（1）中画出物体AB所成的像．（2）在图（2）中画出反射光线，并标出反射角．（3）如图（3）所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像．（4）如图（4）所示，一束光从直角三角形玻璃AB面垂直射入，并从玻璃AC面射出．请画出该过程的光路图．14．（1）A、B是两块互相垂直放置的平面镜，有一条光线按图中所示的方向射向A镜，请在图中完成光路图．（2）“坐井观天所见甚小”，请在图中用光路图作出井底之蛙“观天”的最大范围（用斜线标出）．（3 根据平面镜成像特点，在图中画出物AB在平面镜的像A′B′．15．太阳光以如图所示的方向射向井口，欲使太阳光能垂直照亮井底，请在图中画出平面镜的放置方法．16．潜望镜中两块平面镜平行放置与水平方向成45°夹角，已知一条沿水平方向的入射光线，作出光在潜望镜中的光路．417．（1）如图1所示，光线从空气射入某种液体中，入射角为45°，折射角为30°；光线射到液体中某处水平放置的平面镜上又反射回来，最后光线又回到空气中．请你完成光路图．（2）如图2所示的两架敌机，一架是实际飞机，一架是从潜水艇上观察到的该飞机的像，请用光的作图法确定哪架是实际飞机．（3）作出图3中平行于三棱镜底部的入射光线经过两次折射后的大致方向．18．两块平面镜成45°夹角放置，完成光路图．19．如图，有一三角形物体ABC，根据平面镜成像的特点，请作出其在平面镜中的像．20．（1）根据平面镜成像规律在图A中作一条入射光线，使其通过点A，并使其反射光线通过B点．（2）如图，有一三角形物体ABC，请作出其在平面镜中的像．21．如图所示，S是发光点，S′是S在平面镜中的像，L是射向平面镜的一条光线．在图中画出平面镜MN的位置和L反射光线L1．22．如图所示，S是平面镜前一发光点，A是平面镜前的一点，求作一条从S点发出经平面镜反射后刚好通过A点的光线．23．按要求作图5（1）如图甲，A′为处在B点处的人眼通过平面镜MN所看到的A 点的像．请根据平面镜成像规律作出A点并画出经过B点反射光线的完整光路．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中画出对应的入射光线．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和折射光线的大致方向．24．（1）如图1所示，一细光束射到平面镜MM'的O点处，请根据光的反射规律画出它的反射光线，标明反射角大小．（2）如图2，两条反射光线，是点光源S发出的光经过平面镜反射后的两条光线，试确定点光源s位置．（3）一条光线照射到水面发生反射和折射，这条光线经水面折射后的光线如图所示．请在图3中画出它的入射光线和反射光线的大致方向．（4）如图4，两条入射光线分别过凸透镜的焦点F和光心O，分别画出这两条光线经过凸透镜折射后的光线．25．如图所示，在房间内的A点能看到室外的景物，请通过作图画出在A点能观察到窗外景物的范围．26．作图（1）为了把竖直照射的太阳光经过平面镜反射后，沿水平方向射入涵洞中，请在图1中画出平面镜的位置，并完成光路图（2）如图2所示，光线A、B是点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线，请在图中作出平面镜的位置，并完成光路图．（3）发光点S旁竖直放置一挡板，下方还有一块大平面镜，请你在图3中画出挡板另一侧S能照亮的区域．6（4）如图4，发光点S发出一束光投射到水面上，其中一条光线反射后经过 A点，请做出入射光线、反射光线和大致的折射光线．（5）如图5所示，水面上方有一发光点A1，水中另有一发光点A2，人在空气中看到A2在水中的像与A1在水中的像位置重合，请你画出人眼看到A1像的光路图以及A2发出的光进入人眼的光路图．（6）一束白光斜射到三棱镜上的O点，经折射后白光被分解为七种颜色的单色光，如图6所示（图中只标注了其中两种色光的光路）．请在图中从O点开始画出黄色光a和蓝色光b的大致光路．（7）如图7所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖的下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．27．如图所示，S为水下的一个点光源，它发出的一束光线经水面反射和折射后分别经过水面下的A点和水面上的B点，请根据题意画出光路．28．作出光进入三棱镜（材料是玻璃）后的出射光线．29．画出如图光从空气斜进入玻璃后的出射光线．30．（1）在虚线方框中填上适当的光学元件7（2）如图，光源位于A点，问该光源发出的哪一条光线经过平面镜MN反射后通过C点．（3）如图所示，一束光线斜射向一块玻璃砖的侧面．请画出光线进入玻璃砖的折射光线和从玻璃砖的另一侧面射出时的折射光线．（4）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图31．（1）“猴子捞月”的故事家喻户晓，小猴子看见水中月亮之后惊呼“月亮掉水里了”，惹得众猴子争相捞月．如图所示，小猴子的眼睛用点A表示，小猴子看见的水中月亮，用点B表示，请你画出小猴子看见水中月亮的光路图，要求画出月亮真实的位置（用点C表示），并保留必要的作图痕迹．（2）图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，在图中标出F的位置．（3）根据图中光的传播方向，在虚线框内画上凸透镜或凹透镜．32．请在图中完成物体AB经凸透镜成像的光路图．33．（1）图1所示，一束光沿水平方向射到平面镜上，请在图中画出这束光的反射光线．（2）图2所示，一束光线沿水平方向射入三棱镜，将会偏折两次，请画出第2次折射时折射光线的大致方向．8（3）图3所示，请根据平面镜成像特点，画出物体AB经平面镜所成的像．（4）根据图4中入射光线和折射光线的方向，在方框内画出合适的透镜．（5）图5所示为一条光线经凸透镜后平行于主光轴的折射光线，请画出它对应的入射光线．34．如图所示，S′是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S 点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图．35．作图题（1）如图甲所示，一块平面镜置于O处，恰能使光线AO被平面镜反射后照亮墙壁上的B点，请用作图的方法确定平面镜的位置．（2）如图乙所示，鱼缸底部射灯A发出一束光，射向鱼缸壁的B 点并发生反射，其反射光经水面后发生折射，画出反射光线及其折射光线的大致方向．（3）如图丙所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．36．（1）一束光线射到某平面镜上，使其沿水平方向传播，如图所示．请画出所需平面镜的位置并标出入射角i和反射角r．9（2）请根据平面镜成像的特点，在图中画出物体的位置．（3）图中OA′是入射光线AO的折射光线，请在图中画出入射光线BO的折射光线OB′的大致位置．（4）如图所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．37．如图所示，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点S′．38．按照题目要求作图（1）如图1所示，物体A静止在斜面上，在图中画出物体A所受力的示意图．（2）如图2所示，一个凸透镜的主光轴与平静水面重合，F为凸透镜的焦点，请画出图中光线在凸透镜左侧的入射光线以及图中光线进入水中的折射光线．（3）如图3所示，S是一个发光点，S′是它在平面镜中成的像，SA是S发出的一束光．请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线．39．（1）画出图1中入射光线AO的反射光线，并标出反射角（用字母β表示）（2）根据图2、3中的光线画出相应的入射光线或折射光线．（3）如图4所示，根据给定的反射光线画出由空气斜射到水面的入射光线．（4）如图5所示，从S点发出的一条光线，经平面镜MN反射后，其反射光线恰好通过P点．请你作出这条入射光线并完成光路图．1040．如图甲所示，从S点发出的一条光线，经平面镜MN反射后，其反射光线恰好通过P点．请你作出这条入射光线并完成光路图．如图乙所示，请画出光线进入玻璃和穿出玻璃后的光路图．41．（2分）（2011?大庆）如图所示，水平地面MN上有一光源S．在光源右侧放置一个不透明的物体A．地面上方有一与地面平行的平面镜PQ，试标出物体A右侧地面被光源S照亮的范围O1O2，并画出光路图．42．（2分）（2014?大庆）如图所示，竖直方向悬挂一平面镜，PQ为平面镜两端点，平面镜前站立一人，假设人眼处于S位置，试在右侧光屏上标出人通过平面镜所能观察的范围Q1Q2，并画出光路图．43．（3分）如图所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃，已知半球形玻璃的球心为O，请画出这束光线在半球形玻璃左侧平面发生的折射、反射光路图．44.图B中，B为隧道中的一堵墙，墙的左边有一激光器发出一束激光经平面镜MN反射后恰好经过Ａ点，请根据平面镜成像特点画出一条符合要求的入射光线和反射光线45．如图所示，在某房间的天花板上装有平面镜M，S为一灯泡，P 为不透明的墙．请画出灯泡发出的光经平面镜反射后，能够照亮P 墙右侧区域的光路图．46．如图所示，一束光从半球面上的A点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．47．如图所示，在平静的湖边有一盏路灯标记为S，潜水爱好者在水下E处看到路灯的像为S′．请画出水下E处的人看到路灯S的光路图，并根据平面镜成像特点画出路灯S通过水面所成的像A．48．如图所示一束光从半球面上的A 点沿半径方向射入半球形玻璃砖，已知半球形玻璃砖的球心为O，且光线到达半球形玻璃砖下表面处时可以发生折射和反射．请画出这束光线从射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路图．49．如图所示，虽然桌子挡住了人的视线，但是人却从平面镜中看见了桌下的乒乓球，请你画出人看到球的光路图．50．画出发光点S发出的光线经平面镜反射后过图中P点的光路图．51．小龙身高为，他站在竖直放置的平面镜前，要想看到自己的全身像，镜子至少需要多长镜子应离地面多高（人眼离头顶10cm）52．如图所示，在练功房里，小红同学利用平面镜来帮助矫正舞蹈姿势．画出她的脚上B点的光线经过平面镜后进入人眼A点的光路图．53．在图中请用直尺画出通过玻璃砖后传播的光线．54．如图所示，一束光线垂直入射到球心为的半球形玻璃砖的平面上，请画出这束光通过玻璃并出射到空气中的光路图．55．如图所示，一束光线垂直入射到圆形玻璃砖的平面上，请画出光线通过玻璃出射到空气中的光路图．参考答案与试题解析1．如图所示，有一束光通过虚线内的光学元件后，传播方向发生了改变，则这个虚线框内（）A．一定是凸透镜B．一定是凹透镜C．一定是平面镜D．可能是凸透镜，可能是凹透镜，也可能是平面镜【分析】出射光线传播方向发生了改变，我们会想到凸透镜和凹透镜．另外平面镜也可以改变光路，调整合适的角度也可以使光线沿此方向射出．【解答】解：①对于凸透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线过焦点射出．②对于凹透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线的反向延长线过焦点射出．③平面镜也可以改变光路，使光的方向发生改变．如下图所示；故选D．2．一束光射到三棱镜上，如图所示，画出这束光线穿过三棱镜的大致传播方向．【分析】当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向发生偏折，且当光从空气斜射入其他透明介质时，折射角小于入射角，当从其他透明介质斜射入空气时，折射角大于入射角；当光从一种透明介质垂直射入另一种透明介质时，传播方向不变．【解答】解：光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，折射光线远离法线，其大致路径如下图：3．按照题目要求作图：（1）如图甲，光源A发出一束光经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，作出其光路图．（2）图乙中，a、b是从点光源S发出的、经透镜折射后的两条光线，在图中完成光路并标出点光源S和像的位置．（3）如图丙所示，一束光线从空气斜射到水面时发生反射和折射，OB为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向．【分析】（1）A为点光源，B为反射光线上的一点，本题的关键是入射点（或反射点）的确定；根据平面镜成像特点作出B点的对称点B′，然后连接A′B′与水面的交点即为入射点，再过入射点作出法线，根据折射角小于入射角作出折射光线即可．（2）平行主光轴的光线经过凸透镜后经过另一侧的焦点，经过光心的光线方向不发生改变．据此画图确定点光源的位置．（3）当光线射向两种介质的界面上时，会同时发生反射和折射．光的反射中，反射角等于入射角；当光从空气斜射入水中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即入射角大于折射角．【解答】解：（1）先通过水面作出点B的对称点B′，连接A′B′交水面于点O，连接AO、BO，AO为入射光线，OB为反射光线，过入射点O作出法线，再根据折射角小于入射角作出折射光线，如下图所示：（2）平行主光轴的光线经过凸透镜后经过另一侧的焦点，经过光心的光线方向不发生改变，两条入射光线的交点，即点光源的位置，如图所示：（3）先过反射点O垂直水面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧的空气中画出入射光线，方向指向入射点，然后再根据注意折射角小于入射角在水中画出折射光线，如图所示：4．按要求作图（1）如图甲，根据平面镜成像特点，作出物体在平面镜中的像．（2）如图乙，﹣束光射向三棱镜，画出这束光两次折射的大致光路．（3）如图丙，将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．（4）如图丁，完成透镜的光路．【分析】（1）平面镜成像的特点是：像物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这一对称性作出物体的像；（2）光的折射定律的内容：折射光线与入射光线和法线在同一平面内；折射光线与入射光线分居法线两侧；当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；相反，光从其它透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角．（3）当光垂直射到水面上时，传播方向不变，射到平面镜上时，遵循光的反射定律，当光从水中斜入空气中时，折射角大于入射角．（4）仔细观察入射光线的特点，根据凹透镜的三条特殊光线作图．【解答】解：（1）先作出各端点在平面镜中的对称点（像点），连接像点即为物体F在平面镜中的像，注意辅助线和像用虚线，如图所示：（2）首先做出法线，光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角，所以折射光线要靠近法线；光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以光线要远离法线；如如所示：（3）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变．②光在平面镜上的发生反射；先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，据此作出反射光线．③最后，光从水中射入空气中；先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．如图所示：（4）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线传播方向不变，如图所示：5．图中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A'B'，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置．【分析】实像是由实际光线组成的．实像A′B′是由来自物体AB 的光线经过凸透镜折射后组成的．又因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点，根据这一特点我们可以在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点．【解答】解：在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点F．同样，我们利用光路是可逆的，也可以在A′B′上从A′点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射后到A点，折射光线与主光轴相交的点也是焦点．如图所示：6．某点物体发出的光经凸透镜折射后会聚于一点，该点就是物体的实像，如图所示，L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A′B′，试用作图的方法确定凸透镜的焦点F，并在图中标出F的位置．【分析】实像是由实际光线组成的．实像A′B′是由来自物体AB 的光线经过凸透镜折射后组成的．又因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点，根据这一特点我们可以在物体AB上从A点开始做一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为焦点．【解答】解：在物体AB上从A点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A′点，折射光线与主光轴相交的点为右焦点F．同样，我们利用光路是可逆的，在A′B′上从A′点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后过A点，折射光线与主光轴相交的点为左焦点F．如图所示：7．如图所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图并在主光轴上找出此透镜的焦点F．【分析】S发出的光经凸透镜后过像点S′，据此画出光路图．【解答】解：根据S′是S通过凸透镜所成的像，连接S′A即为入射光线S经过凸透镜折射后的折射光，S′A与主光轴的交点即为此透镜的焦点F．如图所示：四．解答题（共33小题）8．如图所示，在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，请你在图中利用光的直线传播原理确定青蛙视野的大致范围，并用阴影线表示出来．【分析】青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因为光是沿直线传播的缘故．【解答】解：光在空气中是沿直线传播的，故从青蛙处作过井口边缘的两条射线，井外的部分即为看到的区域．9．在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图a所示．天降大雨时井中全部灌满水，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化．请在图b中利用光路图确定青蛙视野变化后的大致范围．（如果水不满将怎样大致画呢）【分析】（1）青蛙之所以坐在井里，只能看到很小的一片天，就是因为光是沿直线传播的缘故．当井中灌满水时，光由空气进入水中，在水面上要发生折射，根据折射定律画出大致的光线传播路径，确定青蛙的视野范围．（2）如果水不满，光由空气进入水中，在水面上要发生折射，根据折射定律和光的直线传播画出大致的光线传播路径，确定青蛙的视野范围．。

光学系统设计(三)一、单项选择题（本大题共 20小题。

每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．系统的像散为零，则系统的子午场曲值( )。

A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断2．双胶合薄透镜组，如果位置色差校正为零，则倍率色差值为 ( )。

A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断3．下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是( )。

A.球差B. 彗差C. 像散和场曲D.畸变4．除球心和顶点外，第三对无球差点的物方截距为 ( ) 。

A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r n n n L ''-= 5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( )。

A.球差B.子午彗差C.子午场曲D.畸变6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时，波像差不会超过 ( )。

A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ517．对于目视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( )。

A.C F D D n n 1n --=ν B. C F D D n n 1n ++=ν C. C F D D n n 1n -+=ν D. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 ( )。

A.冕牌玻璃和火石玻璃B.火石玻璃和冕牌玻璃C.均属火石玻璃D.均属冕牌玻璃9．在ZEMAX软件中进行显微物镜镜设计，输入视场数据时，应选择 ( )。

A. Angle（Deg）B. Object HeightC. Paraxial Image HeightD. Real Image Height10．在ZEMAX软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标 ( )。

A.FieB.OptC.SptD.Mtf11．下列各镜头中，在进行设计时，应采用正追光线的是 ( )。

光学参考答案大全光学参考答案大全光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射和吸收等现象的科学。

它是自然科学的一个重要分支，也是应用广泛的一门学科。

在学习光学的过程中，我们经常会遇到各种问题和难题，需要参考答案来解决。

本文将为大家提供一份光学参考答案大全，希望能够帮助到大家。

1. 光的传播速度是多少？光在真空中的传播速度是每秒约299,792,458米，通常记作c。

这是一个常数，也是相对论的基本常量之一。

2. 什么是光的反射？光的反射是指光线从一种介质射入另一种介质时，遇到界面发生改变方向的现象。

根据反射定律，入射角等于反射角。

3. 什么是光的折射？光的折射是指光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质密度的不同而改变方向的现象。

根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间满足折射定律。

4. 什么是光的干涉？光的干涉是指两束或多束光线相遇时，由于光的波动性而产生的明暗相间的干涉条纹。

干涉现象可以解释光的波动性，也是实验验证光的波动性的重要手段。

5. 什么是光的衍射？光的衍射是指光通过一个孔或者绕过一个障碍物后，发生弯曲和扩散的现象。

衍射现象是光的波动性的重要证据之一，也是一些实验的基础。

6. 光的吸收是什么意思？光的吸收是指光线穿过介质时，一部分能量被介质吸收而转化为其他形式的能量。

吸收现象是光与物质相互作用的重要表现。

7. 什么是光的色散？光的色散是指光线在通过介质时，由于介质对不同波长的光的折射率不同，导致光线分离成不同颜色的现象。

色散现象是光的波动性的重要表现之一，也是彩虹形成的原理。

8. 什么是光的偏振？光的偏振是指光线中的电矢量在空间中的方向具有一定的规律性。

光的偏振现象是光的波动性的重要表现之一，也是一些光学器件的基础原理。

9. 光的波粒二象性是什么意思？光既可以被看作是波动的电磁波，又可以被看作是由光子组成的粒子。

这种既有波动性又有粒子性的特性被称为光的波粒二象性。

10. 光学在现代科技中的应用有哪些？光学在现代科技中有广泛的应用，包括光通信、激光技术、光学显微镜、光学传感器、光学计算等。

光学设计cad答案光学系统设计(三)⼀、单项选择题（本⼤题共 20⼩题。

每⼩题 1 分，共 20 分）在每⼩题列出的四个备选项中只有⼀个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均⽆分。

1．系统的像散为零，则系统的⼦午场曲值( )。

A.⼤于零B.⼩于零C.等于零D.⽆法判断2．双胶合薄透镜组，如果位置⾊差校正为零，则倍率⾊差值为 ( )。

A.⼤于零B.⼩于零C.等于零D.⽆法判断3．下列像差中，对孔径光阑的⼤⼩和位置均有影响的是( )。

A.球差B. 彗差C. 像散和场曲D.畸变4．除球⼼和顶点外，第三对⽆球差点的物⽅截距为 ( ) 。

A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r n n n L ' '-= 5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是( )。

A.球差B.⼦午彗差C.⼦午场曲D.畸变6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在⾼斯像点前后⼀定范围内时，波像差不会超过 ( )。

A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ5 1 7．对于⽬视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为 ( )。

A.C F D D n n 1n --=ν B. C F D D n n 1n ++=ν C. C F D D n n 1n -+=ν D. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 ( )。

A.冕牌玻璃和⽕⽯玻璃B.⽕⽯玻璃和冕牌玻璃C.均属⽕⽯玻璃D.均属冕牌玻璃9．在ZEMAX 软件中进⾏显微物镜镜设计，输⼊视场数据时，应选择 ( )。

A. Angle （Deg ）B. Object HeightC. Paraxial Image HeightD. Real Image Height10．在ZEMAX 软件中表⽰传递函数的是下列的哪个缩写图标 ( )。

当实物在距透镜组200mm以远时，圆形光孔为入瞳； 距透镜组200mm以近时，透镜组为入瞳。 当物在无穷远时，圆形光孔为入瞳，透镜组为渐晕光阑。 无渐晕 半渐晕
h1 = l1u1 = −35 × (−0.5) = 17.5
h2 = l2 ' u 2 ' = 65 × 0.1 = 60.22 d
已知 并有 于是 所以
lF ' =
h2 = 400 故 h2 = 40 u2 '
H’
H1 H1’ H2 H2’ L
F’ lF’
d = L − l F = 700 − 400 = 300
u1 ' = h1 − h2 100 − 40 = = 0. 2 d 300
) f 2 ' = 198.7469 ⇒ β 2 = 1.99582 β2 l2 ' = (1 − β 2 ) f 2 ' = (1 − 1.99582) × (−400) = 398.328
156
r = −7.8, n = 4 / 3, n' = 1 l ' = −3.6,2 y ' = 4 1 4 / 3 1− 4 / 3 n' n n'− n − = ⇒ − = l' l r l' l − 7.8 ∴ l = −4.16(mm) 1× (−4.16) n' l 2y = • 2 y' = × 4 = 3.47(mm) 4 / 3 × (−3.6) nl '
h1 = 0.1 f'
观察有限距离物时，第二透镜的物位置变了，但像的位置不变，为已知共轭距求 透镜位置的情况 原始焦面位置：可求得 l2 ' = 400mm 到第一透镜的距离400+300=700mm 对第一透镜 l1 = −200, ⇒ l1 ' = 501.2531( mm) 第二透镜共轭距=700-501.253=198.7469mm

cad图册参考答案CAD图册参考答案CAD（计算机辅助设计）是现代设计领域中不可或缺的工具，它通过计算机技术辅助设计和制图，提高了设计效率和精度。

在实际应用中，CAD图册扮演着重要的角色，它是设计师将设计思想转化为具体图纸的载体。

本文将介绍CAD 图册的参考答案，帮助读者更好地理解和运用CAD图册。

一、CAD图册的基本要素CAD图册由多个图纸组成，每个图纸都包含了设计方案的具体细节。

在编制CAD图册时，设计师需要注意以下几个基本要素：1. 图纸尺寸和比例：根据实际需求和制图要求，选择合适的图纸尺寸和比例。

常用的图纸尺寸有A0、A1、A2等，比例一般为1:1或1:50等。

2. 标题栏：每个图纸的顶部应包含标题栏，用于标识图纸的名称、编号、版本等信息。

标题栏的设计要简洁明了，便于查找和管理。

3. 图纸边框：图纸边框是图纸的界限，用于限定图纸的内容和范围。

边框的设计要规范，包括图纸名称、比例尺、绘图日期等。

4. 视图和图例：CAD图册中的视图是设计方案的具体表达，包括平面图、立面图、剖面图等。

视图的设计要准确、清晰，能够准确传达设计意图。

图例则用于解释图纸中使用的符号和缩写，方便读者理解。

5. 标注和尺寸：标注和尺寸是CAD图册中重要的信息标示，用于表示构件的尺寸、位置和特征。

标注和尺寸的设计要准确、规范，方便读者理解和测量。

二、CAD图册的编制流程编制CAD图册是一个复杂而系统的过程，需要设计师具备一定的专业知识和技能。

下面是一般的CAD图册编制流程：1. 确定设计需求：首先，设计师需要与客户或项目组进行充分的沟通，明确设计需求和目标。

根据需求确定图册的内容和范围。

2. 绘制草图：根据设计需求，设计师可以先绘制手绘草图，将设计思想和构思转化为图纸上的线条。

草图可以帮助设计师更好地理解和表达设计意图。

3. CAD建模：在完成草图后，设计师可以使用CAD软件进行建模。

根据设计需求，绘制平面图、立面图、剖面图等视图，并添加标注和尺寸。

光学软件测试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 光学软件中，用于模拟光线传播的基本原理是：A. 几何光学B. 波动光学C. 量子光学D. 相对论光学答案：B2. 在光学设计中，哪个参数是用来描述透镜焦距的？A. 焦距B. 光圈C. 景深D. 视场角答案：A3. 光学软件中，用于分析光学系统色差的参数是：A. 球差B. 色差C. 彗差D. 像散答案：B4. 以下哪个不是光学软件中常用的光源类型？A. 点光源B. 线光源C. 面光源答案：D5. 在光学软件中，用于描述光线通过透镜后汇聚点的位置的参数是：A. 焦点B. 入瞳C. 出瞳D. 焦平面答案：A二、多选题（每题3分，共15分）6. 光学软件中，以下哪些因素会影响光学系统的性能？A. 材料折射率B. 透镜曲率半径C. 光学元件的摆放位置D. 光源的波长答案：ABCD7. 在光学设计中，以下哪些是光学软件可以进行的分析？A. 光线追迹B. 像差分析C. 光学传递函数D. 光学系统优化答案：ABCD8. 光学软件中，用于描述光学系统成像质量的参数包括：A. 分辨率B. 对比度C. 信噪比D. 调制传递函数9. 在光学软件中，以下哪些是可以用来描述光学元件的参数？A. 厚度B. 直径C. 材料D. 曲率半径答案：ABCD10. 光学软件中，用于模拟光学系统在不同条件下的性能的参数包括：A. 温度B. 湿度C. 压力D. 光源强度答案：ABCD三、判断题（每题1分，共5分）11. 光学软件中的光线追迹功能可以用来模拟光线在光学系统中的传播路径。

（对）12. 光学软件只能用于设计和分析可见光范围内的光学系统。

（错）13. 光学软件可以模拟光学系统在不同工作波长下的性能变化。

（对）14. 光学软件中的光学元件参数设置错误会导致模拟结果不准确。

（对）15. 光学软件不能用于分析光学系统的热效应。

（错）结束语：以上是光学软件测试题及答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握光学软件的相关知识和技能。

dI dS

B1
dI dI
dI
（2）余弦反射体：
如积雪、十分粗造的白纸等物体， 也遵循朗伯定律。
（3）定向发射体： 比如：激光器。
光源的光亮度与光出射度的关系
例题：
计算如图所示的均匀余弦发射圆盘在轴上 一点产生的垂直照度，设盘的半径为R， 亮度为B。
解：由几何关系可知：
r 2 r'2 z 2，cos cos '
Ω 表示。立体角是以锥顶为球心，作一任意半径r的球面，锥面在球面上 所截出的球面部分为S，则S与r2的比值 即为此立体角的大小。度量单位称为 “立体弧度”，即“球面度”（sr）。
S r2
围绕球心的整个空间的立体角应为：
rS



4r 2
r2
4
由于在光学系统中通常均用平面角U来表示孔径角，若孔径角为U，则其 对应的立体角的大小为：
R z 2r' dr' 0 (r'2 z 2 )2

RB
R2 z2
讨论：
当 z R时，
圆盘变成点光源
I R2 B
此时， E R2 B / z 2 I / z 2
光照度遵从平方反比定律
§6-3 光学量经光学系统的传输
杂散光
杂光像（鬼像）
折射时必然伴随的反射损失不仅使出射光束 的光亮度受损，而且各面的反射光又将被其前面 的折射表面部分地反射。这种表面间偶次反射的 光将通过光学系统以杂散光形式散布在像面上， 造成一个杂光背景，或者在视场内有一个明亮的 目标时，可能在像面上形成一个多次反射的杂光 像（称鬼像）．这些都严重危害光学系统的成像 质量．因此，尽可能减少折射面上的光的反射， 对提高光学系统的性能和质量有重耍意义。

1.2光学系统有哪些特性参数和结构参数？特性参数：（1）物距L（2）物高y或视场角①（3）物方孔径角正弦sinU或光速孔径角h（4）孔径光阑或入瞳位置（5）渐晕系数或系统中每一个的通光半径结构参数：每个曲面的面行参数（r,K,a4,a6,a8,a10）、各面顶点间距（d）、每种介质对指定波长的折射率（n）、入射光线的位置和方向1.3轴上像点有哪几种几何像差？轴向色差和球差1.4列举几种主要的轴外子午单色像差。

子午场曲、子午慧差、轴外子午球差1.5什么是波像差？什么是点列图？它们分别适用于评价何种光学系统的成像质量？波像差：实际波面和理想波面之间的光程差作为衡量该像点质量的指标。

适用单色像点的成像。

点列图：对于实际的光学系统,由于存在像差,一个物点发出的所有光线通过这个光学系统以后,其像面交点是一弥散的散斑。

适用大像差系统2.1叙述光学自动设计的数学模型。

把函数表示成自变量的幂级数,根据需要和可能,选到一定的幂次,然后通过实验或数值计算的方法,求出若干抽样点的函数值,列出足够数量的方程式,求解出幂级数的系数,这样,函数的幂级数形式即可确定。

像差自动校正过程,给出一个原始系统,线性近似,逐次渐进。

2.2适应法和阻尼最小二乘法光学自动设计方法各有什么特点,它们之间有什么区别？适应法：参加校正的像差个数m必须小于或等于自变量个数n，参加校正的像差不能相关,可以控制单个独立的几何像差,对设计者要求较高,需要掌握像差理论阻尼最小二乘法：不直接求解像差线性方程组,把各种像差残量的平方和构成一个评价函数①。

通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。

它对参加校正的像差数m没有限制。

区别：适应法求出的解严格满足像差线性方程组的每个方程式；如果m>n或者两者像差相关,像差线性方程组就无法求解,校正就要中断。

3.1序列和非序列光线追迹各有什么特点？序列光线追迹主要用于传统的成像系统设计。

以面作为对象,光线从物平面开始,按照表面的先后顺序进行追迹,对每个面只计算一次。

1、主光线与光轴所确定的平面叫做正确答案：子午平面2、共轴球面系统中，轴上点像差有正确答案：球差和位置色差3、下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有正确答案：倍率色差4、下面光学元件中不产生色差的是正确答案：球面反射镜5、初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为正确答案：3:16、系统的像散为零，则系统的子午场曲值正确答案：无法判断7、下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是正确答案：彗差8、对于一轴外物点，一般光学系统在像面上的各种像差综合的结果是正确答案：不规则形状的彩色弥散斑9、一般的正透镜产生的场曲值为正确答案：正值10、轴外物点通过有像散的光学系统成像时，在该像点的子午像面，形成的焦线正确答案：在弧矢面内11、假定物体AB在有限距离处，且AB=-y，当孔径光阑在单个薄正透镜的右侧时，产生倍率色差的符号为正确答案：小于零12、光阑与相接触的薄透镜重合时，能够自动校正正确答案：畸变13、下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有正确答案：倍率色差14、初级球差与视场无关，与孔径的平方成正确答案：正比15、K9玻璃和ZF2玻璃属于正确答案：冕牌玻璃和火石玻璃16、完全对称式光学系统，当时，β=-1可以消除的像差有几种正确答案： 317、波像差就是实际波面与理想波面之间的正确答案：光程差18、介质材料ZF2的阿贝常数为32.17，n=1.6727，则nF-nC=正确答案：0.020919、一个仅有像散的光学系统，小“⊕”形图案置于光轴上，则在该物的子午像面，外圆轮廓成像正确答案：清晰20、人眼的视网膜呈现一定程度的弯曲，可以补偿一定的正确答案：场曲21、在ZEMAX软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标正确答案：MTF22、光学传递函数的横坐标是正确答案：线对数/毫米23、ZEMAX软件的传递函数曲线中，不同颜色的曲线表示不同的正确答案：视场24、在ZEMAX软件中进行望远物镜设计，输入孔径数据时正确答案：Entrance Pupil Diameter25、在ZEMAX软件中表示自动优化的是下列的哪个缩写图标正确答案：Opt26、在ZEMAX软件中控制焦距的操作数是正确答案：EFFL27、ZEMAX软件中，评价函数中，下列哪个操作数控制近轴放大倍率正确答案：PMAG28、在ZEMAX软件中表示场曲的是下列的哪个缩写图标正确答案：Fcd29、设计一个He-Ne激光器的激光扩束系统，则系统的光谱选择正确答案：0.6328um30、阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数，对于该参数，正确的是正确答案：阿贝常数越大，色散越低31、望远镜的放大率是指正确答案：视觉放大率32、下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是正确答案：目镜33、在进行目镜光学系统设计时，应正确答案：倒追光线34、下列各镜头中，在进行设计时，应采用正追光线的是正确答案：望远物镜35、在ZEMAX软件中表示自动优化的是下列的哪个缩写图标正确答案：opt36、在ZEMAX软件中控制放大倍率的操作数正确答案：PMAG37、鱼眼透镜一般视场角都比较大，但所成的像存在严重的正确答案：畸变38、双高斯物镜是一种对称式物镜结构形式，其光阑前透镜形式为正确答案：一片单透镜+一个双胶合39、在ZEMAX软件中进行望远物镜镜设计，输入孔径数据时，应选择正确答案：Entrance Pupil Diameter40、一激光扩束器应主要校正的像差是正确答案：球差41、单个折射球面的三对无球差点位置是[x][y][z]x 的正确答案：球心处y 的正确答案：顶点处z 的正确答案：齐明点42、一双胶合透镜光焦度为正，在透镜组中的正透镜采用[x]玻璃，透镜组中的负透镜采用[y] 玻璃。

光学系统设计<一>一、单项选择题〔本大题共 20小题.每小题 1 分,共 20 分〕在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的,请将其代码填写在题后的括号内.错选、多选或未选均无分.1．主光线与光轴所确定的平面叫做 < B >.A.弧矢平面 B .子午平面 C.焦平面 D.像平面2．共轴球面系统中,轴上点像差有 < C >.A.球差和彗差B.球差和倍率色差C.球差和位置色差D.彗差和倍率色差3．通常情况下观察像差时,除0视场和边缘视场外,还应注意的一个视场为 < A >. 视场 B.0.5视场 C.0.3视场 D.0.85视场4．F 光边缘光球差与C 光边缘光球差之差也等于 < A > .A.边缘光和近轴光色差之差B.边缘光和近轴光球差之差C.F 光和C 光近轴光球差之差D. F 光和C 光近轴光色差之差5．望远镜的放大率是指 < D >.A.垂轴放大率B.轴向放大率C.角放大率D.视觉放大率6．下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有<D >.A.球差B.场曲C.畸变D.倍率色差7．不会影响成像清晰度的像差是 <C >.A.二级光谱B.彗差C.畸变D.像散8．下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 < C >.A.显微物镜B.望远物镜C.目镜D.照相物镜9．正弦差属于小视场的 <B >.A.球差B. 彗差C.畸变D.色差10．初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 < A >.A.3：1B.4：1C.5：1D.2：111．下列光学元件中,任何情况下都不会产生场曲的是 < B >.A.厚凸透镜B.平行平板C.球面反射镜D.不晕透镜12．下面光学元件中不产生色差的是 < A >.A. 球面反射镜B. 薄凸透镜C. 薄场镜D. 薄双胶合物镜13．薄双胶合物镜置于球面反射镜球心,光阑与球心重合,则系统彗差最小可以为<D>. A. 0.4 B. 0.25 C. 0.1 D. 014．场景置于系统中,除产生场曲外,还可产生 < D >.A.球差B.彗差C.像散D.畸变15．厚透镜的场曲公式为 < C >. A.)r 1r 1(1-n nJ S 212IV -= B.)r 1r 1(n 1n J S 122IV --= C.)r 1r 1(n 1n J S 212IV --= D.)r 1r 1(1-n n J S 122IV -=16．波像差就是实际波面与理想波面之间的 < A >.A.光程差B.几何像差C.离焦量D.距离差17．在进行目镜光学系统设计时,应 < D >.A.正追光线B.倒追光线C.从中间向两侧进行光线追迹D.从两侧向中间进行光线追迹18．显微镜常采用的一种照明方式是,将光源通过聚光镜成像在物平面上,称之为< D >.A.反射式照明B.透射式照明C.克勒照明D.临界照明19．下列软件中不属于光学设计软件的是 < C >.A.ZEMAX 软件B.OSLO 软件C. Lensview 软件D.CODE V 软件20．低倍显微物镜的光阑位置 < A >.A. 与物镜重合B. 与目镜重合C. 与中间像面重合D. 位于物镜后方焦平面处二、填空题〔本大题14小题.每空1分,共20 分〕请在每小题的空格中填上正确答案.错填、不填均无分.21.单个折射球面的三对无球差点位置是球心处、顶点处、齐明点.22.在表示畸变时,通常采用相对畸变,其表达公式为%100y y y q z ⨯''-'=' 23.一双胶合薄透镜组,若0C I =,则=II C 0.24.七种初级像差中,仅与孔径光阑大小有关的单色像差是球差.25.一双胶合透镜光焦度为正,在透镜组中的正透镜采用冕牌玻璃,透镜组中的 负透镜采用火石玻璃.26.密接薄双胶合系统,为消除色差,两透镜光焦度应分别满足公式ϕνννϕ2111-=、ϕνννϕ2122--= . 27.一同心弯月镜在空气中,其前后节点在其两面的公共球心处、,其前后主点在其两面的公共球心处.28.对于玻璃等折射材料,除折射率的参数外,还有一重要参数为阿贝常数,其公式为CF D D n n 1n --=ν. 29.若光阑与相接触薄透镜系统重合时,可消除的单色像差为畸变.30.球差在像面上的体现形式是圆形的.31.在球差的级数展开形式中,常数项的值为0 .32.复消色物镜是指在透镜的m 707h .0位置处,将二级光谱校正为0.33.对F 光和C 光校正了色差后,相对于D 光的二级光谱公式为f 00052.0L FCD '='∆34.在ZEMAX 光学设计软件中,描述焦距的操作数为EFFL .三、名词解释〔本大题共5 小题.每小题2 分,共 10 分〕35．像差：实际光学系统所成的像和近轴区所成的像之间的差异称为像差.评分标准：主要意思正确得2分.36．子午场曲：某一视场的子午像点相对于高斯像面的距离称为子午像面弯曲,简称子午场曲.评分标准：答对主要意思得2分.37．二级光谱：如果光学系统已对两种色光校正了位置色差,这两种色光的公共像点相对于第三种色光的像点位置仍有差异,该差异称为二级光谱.评分标准：答对主要意思得2分.38.色球差：F 光的球差和C 光的球差之差,称为色球差,该差值也等于边缘光和近轴光色差之差.评分标准：答对得2分.39．渐晕：轴外点成像光束的宽度较轴上点成像光束的宽度要小,造成像平面边缘部分照度要比像平面中心部分照度低的现象,称为渐晕.四、简答题〔本大题共 6 小题.每小题 5 分,共30 分〕40．一物体的峰-谷比〔peak to valley 〕是λ23.0,问是否满足Rayleigh 条件？一物体的峰-谷比〔peak to valley 〕是λ23.0,问是否满足Rayleigh 条件？答：满足Rayleigh 条件,因为根据Rayleigh 判断,实际波面和参考波面之间的最大波像差<峰谷比>不超过0.25λ时,此波面可看作是无缺陷的成像质量较好.41．在七种几何像差中,仅与孔径有关的像差有哪些？仅与视场有关的像差有哪些？与视场和孔径都有关系的又有哪些？仅与孔径有关的像差有：球差、位置色差；仅与视场有关的像差有：像散、场曲、畸变、倍率色差；与视场和孔径都有关系的有：彗差42．一物体置于折射球面的球心处,其像在哪？放大倍率多少？若物在球面顶点,其像又在何位置？放大倍率多少？像分别在球心处和顶点处,放大倍率分别为n1和1. 43. 什么是焦深,若像面向前或向后离焦半倍焦深,引起的波像差多大？〔1〕实际像点无论在高斯像点之前或之后'∆0l 范围内,波像差都不会超过1/4波长,所以把'02l 定义为焦深,即20u n l 2''='λ〔2〕引起的波像差为4/λ.44. 近视眼应佩戴何种透镜加以矫正？为什么？ 应佩戴凹透镜加以矫正,使光线经过水晶体后发散,重新汇聚到视网膜上.45. 在对称式光学系统中,当1-=β时,哪几种初级像差可以得到自动校正？其它初级像差有何特性？垂轴像差：彗差、畸变、倍率色差均为0.轴向像差：球差、像散、场曲、位置色差均为半部系统相应像差的两倍.五、综合应用题〔本大题共 2 小题.每小题10 分,共20分〕46．设计一齐明透镜,第一面曲率半径95m m r 1-=,物点位于第一面曲率中心处,第二球面满足启明条件,若该透镜厚度5mm d =,折射率5.1n =,该透镜位于空气中,求〔1〕该透镜第二面的曲率半径；〔2〕该启明透镜的垂轴放大率.〔1〕根据题意得,物点发出光线经第一面后按直线传播,相对于第二面,其物距100m m 595l 2-=--=,根据齐明条件100mm r n n n l 22222-='+=,可得60m m r 2-= 〔2〕150mm )60(15.2r n n n l 22222-=-⨯=''+='由垂轴放大率公式l n l n ''=β ,得1.511=β,25.2100-l 5.1l n l n 222222='=''=β,则该透镜的垂轴放大率5.121==βββ 47．一个光学系统,已知其只包含初级和二级球差,更高级的球差可忽略不计.已知该系统的边光球差为0='mL δ,0.707带光球差为015.00707-='L δ,求： 1>分别求出0.5和0.85带光线的球差；2>写出边缘光的初级和高级球差. 1> 4221)()(mm h h A h h A L +='δ ,根据公式将0='m L δ与015.00707-='L δ代入,得到06.01-=A ,06.02=A 由此可求得：01125.05.0-='L δ与01203.085.0-='L δ 2〕边缘光的初级球差为-0.06,边缘光的高级球差为0.06.光学系统设计〔二〕参考答案与评分标准 分〕21.小22.色差、色差、场曲23.95.5624.彗差、畸变、倍率色差25.小、大26.0.707带光27.相等、相反28.4、629.畸变30.3：131.畸变、彗差32.平行平板三、名词解释〔本大题共5 小题.每小题2 分,共 10 分〕33．光程差：某种介质折射率与光在该介质中通过的几何路程的乘积,称为光在该介质中通过的光程,两束光光程之差称为光程差.评分标准：答对主要意思得2分.34．弧矢场曲：某一视场的弧矢像点相对于高斯像面的距离称为弧矢像面弯曲,简称弧矢场曲.评分标准：答对主要意思得2分.35．波像差：波像差就是实际波面和理想波面之间的光程差.评分标准：主要意思正确得2分.36．焦深：由于实际像点在高斯像点前后0l '∆范围以内,波像差不超过1/4波长,故把0l 2'∆定义为焦深,即20u n l 2''≤'∆λ. 评分标准：主要意思正确得2分.37．等晕条件：轴外点具有与轴上点相同的成像缺陷,称之为等晕成像,欲达到这样的要求,则光学系统必须满足等晕条件.评分标准：答对主要意思得2分.四、简答题〔本大题共 6 小题.每小题 5 分,共30 分〕38．若弧矢彗差0='SK ,是否满足等晕成像？若此时0='L δ,是否满足正弦条件？为什么？答：1〕满足等晕成像,由于0y K C S s =''=',无正弦差,满足等晕条件； 2〕满足正弦条件,若此时0='L δ,则U sin y n nysinU '''=,满足正弦条件.评分标准：第一问答案正确得1分,理由解释正确得2分；第二问答案正确得1分,理由解释正确1分.39．什么是二级光谱？对F 光和C 光校正系统色差后,相对于D 光,其二级光谱与焦距有何关系？答：1〕当在带孔径对F 光和C 光校正了位置色差,它们和光轴的公共交点并不和D 光带孔径光线和光轴的交点重合,其偏差称为二级光谱.2〕f L FCD'='∆00052.0 评分标准：第一问答出大意得3分；第二问答案正确得2分.40．场镜可产生哪些初级像差？简述平面反射镜的像差特性？答：场镜可校正场曲和畸变；平面反射镜不产生任何像差.评分标准：第一问中每种像差答案正确得2分；第二问答案正确得1分.41. 一同心弯月镜在空气中,其前后节点在那？其前后主点在哪？答：其前后节点与主点均在其两个面的公共球心处.评分标准：前后节点答案正确得3分,前后主点答案正确得2分.42. 对于只包含初级和二级球差的光学系统,当对边缘孔径校正了球差之后,其最佳焦点位置在何处？ 答：其最佳焦点位置在707.043L 'δ处. 评分标准：答出公式得5分.43. 试写出五种初级像差的赛得和数的表达公式.答：∑∑-''-=))((u i i i luni S I ∑∑=)/(i i S S z I II ∑∑∑==2)/(i i S i i S S z I z II III )/()(2r n n n n J S IV '-'=∑∑)/()(i i S S S z IV III V ∑∑+=评分标准：每个表达公式1分,共5分.五、计算题〔每题10分,共20分〕44. 设计一个mm f 100'=的双胶合物镜.选用9K 〔1.64,5163.100==νn 〕和7F 〔36.35,636.100==νn 〕玻璃制作,使色差为零.问：〔1〕正透镜用何种玻璃；负透镜用何种玻璃？〔2〕正负透镜的光焦度各应多少？〔3〕物镜二级光谱有多大？〔4〕若21r r -=,求三个面曲率半径.解：〔1〕正透镜用冕牌玻璃,负透镜用火石玻璃.〔2〕023.02111=Φ-=Φγγγ〔3〕物镜二级光谱为：mm f 052.000052.0='〔4〕依据公式))(1(21ρρ--=Φn ,可求得mm r r 82.4321=-=,mm r 3.2873= 评分标准：第一问中每个答案正确各得1分,第二问中每个公式正确各得1分,结果正确各得1分,第三问答案正确得1分,第四问每半径结果正确各得1分.45.1> 如果一个光学系统的初级子午彗差等于焦宽〔u n ''λ〕,则II ∑S 应等于多少? 2> 如果一个光学系统的初级球差等于焦深〔2u n ''λ〕,则I ∑S 应等于多少? 解：由u n S u n K II T ''=''-='∑λ23可知：=∑II S λ32- 由2221u n S u n L I ''=''-='∑λδ可知：λ2-=∑I S评分标准：第一问与第二问中每个公式正确各得3分,结果正确各得2分.光学系统设计<三>一、单项选择题〔本大题共 20小题.每小题 1 分,共 20 分〕在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的,请将其代码填写在题后的括号内.错选、多选或未选均无分.1．系统的像散为零,则系统的子午场曲值< D >.A.大于零 B .小于零 C.等于零 D.无法判断2．双胶合薄透镜组,如果位置色差校正为零,则倍率色差值为< C >.A.大于零 B .小于零 C.等于零 D.无法判断3．下列像差中,对孔径光阑的大小和位置均有影响的是< B >.A.球差B. 彗差C. 像散和场曲D.畸变4．除球心和顶点外,第三对无球差点的物方截距为 < A > . A.r n n n L '+= B. r n n n L ''+= C. r n n n L '-= D. r nn n L ''-= 5．下列像差中,属于轴外点细光束像差的是< C >.A.球差B.子午彗差C.子午场曲D.畸变6．瑞利判据表明,焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时,波像差不会超过 < C >. A.λ21 B. λ31 C. λ41 D. λ51 7．对于目视光学系统,介质材料的阿贝常数定义为 < A >.A.C F D D n n 1n --=νB. C F D D n n 1n ++=νC. C F D D n n 1n -+=νD. C F D D n n 1n +-=ν 8．9K 玻璃和6ZF 玻璃属于 < A >.A.冕牌玻璃和火石玻璃B.火石玻璃和冕牌玻璃C.均属火石玻璃D.均属冕牌玻璃9．在ZEMAX 软件中进行显微物镜镜设计,输入视场数据时,应选择 < B >.A. Angle 〔Deg 〕B. Object HeightC. Paraxial Image HeightD. Real Image Height10．在ZEMAX 软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标 < D >.A.FieB.OptC.SptD.Mtf11．下列各镜头中,在进行设计时,应采用正追光线的是 < B >.A.惠更斯目镜B.望远物镜C.显微物镜D.冉斯登目镜12．一般的负透镜产生的场曲值为 < B >.A.正值B.负值C.零D.无法判断13．一激光扩束器应主要校正的像差是< C >.A. 色差B. 彗差C. 球差D. 畸变14．所有的反射镜均不需校正 < D >.A.场曲B.畸变C.球差D. 色差15．对于一轴外物点,一般光学系统在像面上的各种像差综合的结果是 < D >.A.圆形的弥散斑B.不规则形状的单色弥散斑C.彩色的弥散斑D.不规则形状的彩色弥散斑16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作 < A >.A.子午平面B.高斯像面C.离焦平面D.主平面17．下列软件中,如今较为常用的光学设计软件是 < C >.A.abr 软件B.OPD88软件C.ZEMAX 软件D.AutoCAD 软件18．光学传递函数的横坐标是 < B >.A.波长数B.线对数/毫米C.传递函数值D.长度单位19．星点法检验光学系统成像质量的缺陷是 < B >.A.不方便进行,步骤复杂B.属主观检验方法,不能量化C.属客观检测方法,但精度低D.计算复杂,应用不便20．按照道威判断,显微镜的分辨率公式为 < A >. A.NA 5.0λσ=B. NA61.0λσ= C.D 014''=ϕ D. D 012''=ϕ 二、填空题〔本大题11小题.每空1分,共20 分〕请在每小题的空格中填上正确答案.错填、不填均无分.21.一齐明透镜,第一面曲率半径95m m - r 1= ,物点位于第一面曲率中心处,第二面满足齐明条件.若该透镜厚度d=5mm,折射率n=1.5,位于空气中,则第二面半径为-60mm ,该齐明透镜的垂轴放大倍率为 1.5 .22. 一个完全对称式光学系统,若垂轴放大率1-=β,则轴向像差为系统半部像差的2倍.23.若一个光学系统的畸变可以写做Δy = 3y E ', ΔZ = 0,则其相对畸变='q 2y E '. 24.消场曲的方法主要有使用弯月形厚透镜、系统中正负透镜分离、正负透镜分别选用较高和较低折射率的材料、将像面做成曲面补偿场曲等.25.反射棱镜用于平行光路中,相当于平行平板,各像差值均等于零.26.在七种几何像差中,不影响成像的清晰度的是畸变,仅与孔径有关的像差是球差、位置色差.27.在轴外像差U tg ''-∆y 特性曲线中,若一圆滑曲线关于'y ∆轴完全对称,则系统的细光束子午场曲='t x 0 .28.只含初级和二级球差的望远物镜,校正球差后,使边缘光球差0L m ='δ,其边缘带高级球差为0.5mm,则='0.707L δ -0.125 ,为使波像差最小,离焦后其最佳像面应位于理想像点前侧 0.09375 毫米处.29.反射棱镜处于会聚光路中,除场曲,其它像差均存在.30.波像差的参考波面是理想球面波,波像差的大小在出瞳处度量.31.相对孔径是F 数的倒数.三、名词解释〔本大题共5 小题.每小题2 分,共 10 分〕 32．齐明点：对于单个折射球面,当物距满足r n n n L '+=时,像距为r n n n L ''+=',此时不产生球差值,称该对共轭点为不晕点或齐明点.33．正弦差：正弦差是轴外小视场成像的宽光束的不对称性的量度,其表达公式为y K C S S ''≈'. 34．匹兹伐尔场曲：理想的平面物体所产生的理想像为有一定弯曲程度的曲面,称为匹兹伐尔像面,或匹兹万像面,该像面的场曲值称为匹兹伐尔场曲或匹兹万场曲.35. 离焦：为了获得最佳像面,将实际像面沿理想像面向前或向后移动一定距离的过程称为离焦.36．余弦定律：光学系统对无限接近的两点成完善像的条件称为余弦条件,其表达公式为C cos n cos n ='''-εηεη.四、简答题〔本大题共 6 小题.每小题 5 分,共30 分〕37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响？为什么？答：孔径光阑的直径对畸变没有影响,其位置对畸变有影响,因为畸变是主光线像差,而主光线仅与入瞳中心有关,与入瞳大小无关.38．在系统中加入场镜,是否会对像的大小和方向产生影响？为什么？答：因为物点与像点重合在场镜平面,所以1=β ,像的大小和方向均不发生改变.像差方面除场曲和畸变外,其余像差为零.39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差,为什么？答：在光学系统近轴区仍存在初级位置色差.因为即使在光学系统的近轴区,F 光与C 光的理想像点在光轴上并不重合,其差值称为初级位置色差.40. 什么是正弦条件和赫歇尔条件？它们有什么关系？说明了什么？答：正弦条件是垂轴小线段能够完善成像的条件,其表达公式为U sin y n nysinU '''=；而赫歇尔条件是沿轴小线段能够完善成像的条件,其表达公式为2U sin y n 2U nysin '''= .它们的表达公式相互矛盾,说明不能够同时满足,即不存在一个光学系统能够对整个空间完善成像.41. 当光学系统仅存在初级彗差时,其成像光束形状如何？有何特点？答：彗差形状类似于彗星状,故名彗差.当系统仅存在初级彗差时,有如下特点：〔1〕子午彗差是弧矢彗差的3倍,即S T K 3K '='；〔2〕彗差轮廓相切于两条夹角为60度的直线；〔3〕彗差顶点处能量较为集中,越往外能量越涣散.42. 消像差谱线的选择有何原则？答：应对接收器最敏感的谱线消单色像差,对接收器能接受的波段范围两边缘附 近的谱线校正色差.五、综合应用题〔本大题共 2 小题.每小题10 分,共20分〕43.一双胶合望远物镜,mm f 100=' ,5:1='fD ,若只含初级球差和二级像差,边缘带球差为零0.707带三个面的球差分布系数分别为：1 2 3I S ： 0.0100104 -0.0338527 0.0256263求： 1〕该物镜的初级球差有多大？2〕若最大球差允许不大于6倍焦深,物镜的球差是否超差？3〕物镜的二级光谱有多大？解：1〕001784.0=∑I S ；1.02/tan ='='≈'f D u u ； 初级球差为0892.0212-=''-I S u n ； 2〕光学系统0.707带的球差为：111412125.025.05.0)()(A A A h h A h h A l m m m =-=-='δ 初级球差为0892.0-=15.0A ,所以可求得1A =1784.0-,6倍焦深26u n ''λ=mm nm 3276.061.05462=⨯,='m l δ0446.0-3276.0<,故未超差. 3〕二级光谱为：mm mm f 052.010000052.000052.0=⨯='44. 在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜,其两半径相等,光阑与薄透镜重合,系统对无限远物体成像,试分析该光学系统的像差特性.答： 1〕对于弯月镜,0S IV 21=⇒=r r 光阑与薄透镜重合0C S II V ==⇒⎪⎩⎪⎨⎧====⇒=--=--=0/h C 0J S 0)r 1r 1)(1())(1(2I2III 2121νϕϕρρϕn n 剩余I S 、II S 2〕对于球面反射镜,本身无色差,即0C C II I ==光阑处于球心0S S S V III II ===⇒,剩余I S 、IV S3〕系统像差情况：可使弯月镜和球面反射镜的球差相互补偿,保证系统的0=I S ,同时0C C S S II I V III ====,仅剩余JW S II =,r/2J S 2IV =光学系统设计<四>一、单项选择题〔本大题共 20小题.每小题 1 分,共 20 分〕在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的,请将其代码填写在题后的括号内.错选、多选或未选均无分.1．假定物体AB 在有限距离处,且AB=-y,当孔径光阑在单个薄正透镜的右侧时,产生倍率色差的符号为 < A >.A.大于零 B .小于零 C.等于零 D.无法判断2．ZEMAX 软件的传递函数曲线中,不同颜色的曲线表示不同的< B >.A.波长 B .视场 C.孔径 D.像面位置3．一个仅有像散的光学系统,小"⊕ "形图案置于光轴上,则在该物的子午像面,外圆轮廓成像 < C >.A.模糊B.与十字叉线成像情况一样C.清晰D.无法判断4．轴外物点通过有像散的光学系统成像时,在该像点的子午像面,形成的焦线 < B > .A.在子午面内B.在弧矢面内C.以锐角倾斜于子午面D. 无法判断5．人眼的视网膜呈现一定程度的弯曲,可以补偿一定的 < C >.A.球差B.子午彗差C.场曲D.畸变6．一普通正透镜,对边缘光校正了球差,为使波像差最小化,应离焦的方向是 < A >.A.沿轴向左B.沿轴向右C.垂轴向上D.垂轴向下7．介质材料ZF2的阿贝常数为32.17,6727.1n =,则=-C F n n <C >.A. 0.902B.0.0902C. 0.0209D.0.2098．在球差曲线图中,如果F 光、C 光、D 光曲线相交于0.707带,说明该物镜 < C >.A.为无球差物镜B.为消色差物镜C.为复消色物镜D.为无场曲物镜9．在ZEMAX 软件中进行望远物镜镜设计,输入孔径数据时,应选择 <B >.A. Object Space NAB. Entrance Pupil DiameterC. Object Cone AngleD. Angle 〔Deg 〕10．在ZEMAX 软件中表示自动优化的是下列的哪个缩写图标 < B >.A.FieB.OptC.SptD.Mtf11．对于小像差光学系统,正弦差允限为 < D >.A.25.0C S ±≤'B.00025.0C S ±≤'C.025.0C S ±≤'D.0025.0C S ±≤'12．球差曲线与坐标轴所围面积〔考虑正负〕越小,则 < B >.A.波像差越大B.波像差越小C.与波像差大小无关D.无法判断13．在显微镜的应用中,盖波片产生的像差,下列选项论述正确的是< C >.A.不产生任何像差B. 仅产生球差和彗差C. 除场曲外其它像差均存在D.仅产生场曲,无其它像差14．鱼眼透镜一般视场角都比较大,但所成的像存在严重的 < B >.A.场曲B.畸变C.球差D. 色差15．双高斯物镜是一种对称式物镜结构形式,其光阑前透镜形式为 < C >.A.两片单透镜B.两片双胶合C.一片单透镜+一个双胶合D.一个双胶合+一个单透镜16．光阑与相接触的薄透镜重合时,能够自动校正 < A >.A.畸变B.场曲C.球差D.二级光谱17．在子午像差特性曲线中,坐标中心为z B ',如0B '位于该点左侧,则畸变值为 < A >.A.正值B.负值C.零D.无法判断18．厚透镜之所以在校正场曲方面有着较为重要的应用,是因为 < B >.A.通过改变厚度保持场曲为零B.通过两面曲率调节保持光焦度不变C.通过改变厚度保持光焦度不变D.通过两面曲率调节保持场曲为019．正畸变又称 < C >.A.桶形畸变B.锥形畸变C.枕形畸变D.梯形畸变20．按照瑞利判断,显微镜的分辨率公式为 < B >. A.NA 5.0λσ=B.NA61.0λσ= C.D 014''=ϕ D. D 012''=ϕ 二、填空题〔本大题11小题.每空1分,共20 分〕请在每小题的空格中填上正确答案.错填、不填均无分.21.当孔径光阑设置在球面反射镜的球心时,七种几何像差中可以自动消除的是慧差、像散和畸变.22.仅具有初级球差的光束结构是圆形的,仅具有初级彗差时的光束结构是彗星状的.23.球差用赛得和数表达的形式是∑''-='I 2S u n 21L δ.24.细光束的子午场曲与细光束弧矢场曲的差称为细光束像散.25.初级色差分为位置色差和倍率色差两种.26.若某像差与光阑的位置有关,则表明该像差与视场有关,若某像差与光阑的大小有关则表明该像差与孔径有关.27.已知物距20mm L -= ,正透镜厚度5163.1n ,2mm d == ,设物体位于第一面球心,则齐明透镜的两个半径分别为=1r -20mm ,=2r -13.26mm 或-13.257mm ,像距='L -33.36mm 或-33.3586mm .28.厚透镜的光焦度公式为21221r r d n )1n ()r 1r 1)(1n (-+--=ϕ 29.不晕透镜又称齐明透镜,是利用透镜的无球差点制成的.30.通常情况下,应在光学系统的边缘带校正球差,在0.707带校正位置色差.31.对于小视场大孔径光学系统,应主要考虑球差、正弦差和位置色差.三、名词解释〔本大题共5 小题.每小题2 分,共 10 分〕32．调制传递函数：由于光学系统像差与衍射等原因,会造成像的对比度低于物的对比度.将像的对比度与物的对比度的比值,称之为调制传递函数.33．赛得和数：赛得推导出仅有五种独立的初级像差,即以和数∑I S 、∑II S 、∑III S 、∑IV S 、∑V S 分别表示初级球差、初级彗差、初级像散、初级场曲、初级畸变,统称为赛得和数.34．出瞳距：光学系统最后一个面顶点到系统出瞳之间的距离,称为出瞳距.35. 像差容限：根据瑞利判断,当系统的最大波像差小于λ41时,认为系统像质是完善的,当系统满足这一要求时,各像差的最大允许值称为像差容限,又称像差允限.36．复消色物镜：校正了系统二级光谱的物镜,称为复消色物镜四、简答题〔本大题共 6 小题.每小题 5 分,共30 分〕37．简述瑞利判断和斯托列尔准则,二者有什么关系？瑞利判断：实际波面与参考球面波之间的最大波像差不超过4/λ时,此波面可看作是无缺陷的.斯托列尔准则：成像衍射斑中心亮度和不存在像差时衍射斑中心亮度之比8.0..≥D S 时,认为光学系统的成像质量是完善的.这两个准则是相互一致的,当最大波像差为4/λ时,..D S 值刚好约等于0.838．完全对称式系统,当⨯-=1β时,垂轴像差与沿轴像差有何特性？垂轴像差可以得到自动校正,即彗差、畸变和倍率色差均为零；而沿轴像差为系统半部像差的2倍,如球差、像散、场曲和位置色差39．球面反射镜的焦距与半径有何关系？平行光入射时的球差值是多少？焦距与半径的关系为：2/r f =',即焦距为球面反射镜半径的1/2.以平行光入射时的球差值是8/2ϕh .40. ZEMAX 优化函数中操作数EFFL 代表什么意义？它是什么的缩写？代表有效焦距,是Effective Focal Length 的缩写.41. 单个折射球面的无球差〔不晕〕点有哪些？其位置如何？无球差共轭点共有三对：1〕球心处,r L L ='=；2〕顶点处,0='=L L ；3〕物距n r n n L /)('+=,像距n r n n L ''+='/)(.42. 密接双薄透镜系统,光焦度ϕ已知,若要消位置色差,试确定其光焦度分配？对于薄透镜组,21ϕϕϕ+=由于单薄透镜的初级位置色差系数νϕ/h C 2I =,所以有0//2211=+νϕνϕ两方程联立,得两薄透镜的光焦度分配为ϕνννϕ2111-=,ϕνννϕ2122--= 五、综合应用题〔本大题共 2 小题.每小题10 分,共20分〕43.一双胶合望远物镜,其正负透镜采用的玻璃分别为K9〔=d n 1.5163,64.1〕和ZF2〔=d n 1.6727,32.25〕.通过对各色光的光线追迹,得到有关数据如下表所示：试根据以下表格,求解： 1〕色球差'FC L δ=？2〕二级光谱'FCD L ∆=？1FC C F2>二级光谱FCD L '∆=707.0707.0D FL L '-'=97.034-97.030=0.004mm 3> 4221)/()/(m m h h A h h A L +='δ,已知mm L 021.0009.97030.97707.0=-='δ,mm L m005.0009.97004.97-=-='δ,代入球差表达式,得094.0,089.021-==A A ；当m h h 3.0=时,得0.3带孔径处高级球差为mm A 00076.0)3.0(42≈44.一双分离薄透镜系统,其主光线与高斯像面交点的高度为9.82mm,相对畸变值为3%,试求理想像高.%100/000⨯''-'=''='y y y y y q z δ,已知%3,82.9='='q mm y ,可得mm y 53.90='。

A卷2010—2011学年第二学期《光学设计CAD》期末试卷专业班级姓名学号开课系室物理与光电工程系考试日期 2011年６月10日14:00-16:00题号一二三四总分得分阅卷人2010—2011学年第二学期《光学设计CAD》期末试卷答题纸一、选择题（共20分）（请将答案填在相应的空格内）二、填空题（共30分）（请将答案填在相应的空格内）11、12、13、 14、15、 16、17、 18、19、 20、注意：选择题和填空题答案要填写在答题纸上！填写在其它地方，答案无效！其他题目在各题空白处答题。

一、选择题（共20分）1、（本题2分）光度学的基本单位是：( )A、流明（Lm）B、坎德拉（cd）C、勒克斯（lux）D、尼特（nt）2、（本题2分）在七种初级像差中，沿轴向度量的有：( )A、1种B、2种C、3种D、4种3、（本题2分）物空间发出的、本来能通过孔径光阑、视场光阑的成像光束，由于某种光阑的存在只能部分通过，这种起拦光作用的光阑以及其对物、像空间成得像称为：( )A、消杂光光阑入窗出窗B、渐晕光阑入瞳出瞳C、视场光阑入瞳出瞳D、渐晕光阑入窗出窗4、（本题2分）光亮度为常数的光源称为：( )A、朗伯光源B、二次光源C、白体D、黑体5、（本题2分）人眼白天最敏感的波长是：( )A、400nmB、760nmC、550nmD、632.8nm6、（本题2分）下面哪种像差不影响成像的清晰度：( )A、球差B、倍率色差C、位置色差D、畸变7、（本题2分）单薄透镜产生球差的特点是：( )A、正透镜很产生正球差，负透镜恒产生负球差B、正透镜很产生负球差，负透镜恒产生正球差C、正透镜很产生正球差，负透镜恒产生正球差D、正透镜很产生负球差，负透镜恒产生负球差8、（本题2分）齐明透镜经常在测量系统中使用主要用于：A、扩大系统孔径B、提高系统视场C、改善系统像差D、提高系统分辨率9、（本题2分）拍摄人像艺术照，为突出主要人物，应选用A、焦距大，F 数与对准距离小B、对准距离与F 数大，焦距小C、对准距离与焦距大，F 数小D、对准距离小、焦距与F 数大10、（本题2分）包含物点和光轴的平面及其上面的光线分别称为：：A、子午平面子午焦线B、弧失平面弧失光线C、子午平面子午光线D、弧失平面弧失焦线二、填空题（共30分）11、（本题4分）一般而言，光学设计所用玻璃分为和两大类，它们的特点分别是：；。

由几何关系得
解得
由几何关系得
由几何关系可知
解得
卡尺上的C点发出的光，经过平面镜的下边界反射从P点射向液面，可以被人观察到，C点得
平面镜人能够观察到米尺的刻度范围为24cm∼48cm。
光线2再传播到底部介面时入射角
i3= 30°
光线2对介质II的全反射临界角为
所以不会发生全反射．再由折射定律得
r3= 60°
设光线2射出后交y轴于P点
所以所求的距离
（2）由于蓝光的折射率大于红光的折射率，再由（2）中的相关规律可得，光线的偏折程度更大，则d比上面结果小．
【点睛】本题其实是光的色散问题，考查光的折射定律的应用；解题的关键是正确作出光路图，运用几何知识辅助分析；注意频率越大的光在介质中的折射率也越大.
180°-75°-15°=90°
所以底面透光部分的弧长为
L′= ×2πR=
玻璃砖下表面有光线射出部分的面积
5．
【答案】①150°；②
【详解】①设球半径为R，球冠底面中心为O′，连接OO′，则OO′⊥AB。令∠OAO′＝α，有
即
α＝30°
由题意
MA⊥AB
所以
∠OAM＝60°
设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点，所考虑的光线的光路图如图所示
由几何关系得， 与法线 夹角为60°，经BC边反射后光线与OD夹角为 ，由折射定律
解得
（2）由于折射率 ，可知到达E点的光线发生全反射。射到 点的光线在玻璃砖中的光路如上图所示。
由几何关系可知，其在 中的光程总长为 ，而在半圆形部分的光程长为 。光在玻璃砖中的传播速度为
因此在玻璃砖中的总传播时间为
7．
解得
∠ENO＝30°
于是∠ENO为反射角，ON为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为

工程光学参考答案工程光学参考答案工程光学是一门关于光学原理在工程领域中应用的学科。

它涉及到光学元件的设计、光学系统的优化和光学测量等方面。

在工程光学中，我们需要掌握一些基本的概念和技术，以便能够有效地解决实际问题。

下面是一些常见问题的参考答案，希望对您有所帮助。

1. 什么是光学元件？光学元件是指在光学系统中起到特定光学功能的器件，如透镜、棱镜、滤光片等。

透镜可以将光线聚焦或发散，棱镜可以将光线折射或反射，滤光片可以选择性地透过或阻挡特定波长的光。

光学元件的选择和设计对于光学系统的性能至关重要。

2. 如何选择透镜的焦距？透镜的焦距决定了光线经过透镜后的聚焦效果。

选择透镜的焦距需要考虑光学系统的需求和设计参数。

一般情况下，如果需要将光线聚焦到一个点上，可以选择正透镜；如果需要将光线发散，可以选择负透镜。

焦距的选择还需要考虑到光源的位置、物体的距离和光学系统的尺寸等因素。

3. 如何设计一个光学系统？设计一个光学系统需要考虑多个因素，包括光学元件的选择、位置和参数的确定等。

首先，需要明确系统的需求和目标，例如成像质量、视场角和光学系统的尺寸等。

然后，可以根据需求选择合适的光学元件，并确定它们的位置和参数。

最后，可以使用光学设计软件进行仿真和优化，以达到设计目标。

4. 如何进行光学系统的优化？光学系统的优化是指通过调整光学元件的位置和参数，使得系统的性能达到最佳状态。

优化的目标可以是最小化像差、最大化成像质量或最大化系统的光通量等。

优化的过程可以使用光学设计软件进行模拟和分析，通过不断调整参数来达到最佳结果。

5. 如何进行光学测量？光学测量是指使用光学方法来测量物体的形状、尺寸和表面特性等。

常用的光学测量方法包括干涉测量、散射测量和光学显微镜观察等。

在进行光学测量时，需要注意环境的光线干扰和测量仪器的校准等问题，以确保测量结果的准确性。

总结：工程光学是一门综合性强、应用广泛的学科，涉及到光学元件的设计、光学系统的优化和光学测量等方面。

现代光学工程制图知到章节测试答案智慧树2023年最新苏州大学第一章测试1.规范的光学工程制图在光电领域设计及生产中非常重要。

参考答案:对2.光学工程制图标准对哪些方面提出要求参考答案:图纸格式;图形画法;线条形式;尺寸标注3.以下哪个不属于标题栏上应有的内容参考答案:制图者住址4.以下哪个比例代表图中图形要素为实物的一半？参考答案:1:25.实物大小不是由图中所标注的尺寸所确定的参考答案:错6.粗实线一般应用在以下哪种场合参考答案:可见轮廓线7.细点画线一般应用在哪种场合参考答案:轴线;对称中心线8.每个尺寸一般只标注一次，并应标注在最能反应该结构特征的视图上。

参考答案:对9.图样中的尺寸，以毫米为单位，如采用其它单位时，不需要注明单位名称。

参考答案:错10.尺寸标注时以下哪个缩写词代表厚度参考答案:t第二章测试1.常用的基本视图有哪三个参考答案:俯视图;主视图;左视图2.按剖切范围的大小来分，剖视图可分为参考答案:局部剖视图;全剖视图;半剖视图3.基本视图的“三等关系”为参考答案:长对正;宽相等;高平齐4.按剖切面来分，剖视图可分为参考答案:阶梯剖;单一剖;旋转剖5.剖视图的标注包括三部分内容参考答案:箭头;字母;剖切线6.省略一切标注的剖视图，说明它的剖切平面通过机件的对称平面参考答案:对7.重合断面图画在视图上的，其轮廓线用粗实线绘制参考答案:错8.断面图用来表达零件的某部分的断面形状，剖面可分为参考答案:移出断面;重合断面9.当机件外形比较简单,内形比较复杂而且又不对称时,常采用（）来表达.参考答案:全剖视图10.用剖切面局部地剖开机件所得到的剖视图称为半剖视图参考答案:错第三章测试1.对标准件需要单独绘制零件图。

参考答案:错2.对于已经标准化的结构形状，如螺纹的牙型等标准结构不需按真实投影画出。

参考答案:对3.不论内螺纹或是外螺纹, 螺纹的代号及尺寸均应注在螺纹的（）径上参考答案:大4.M16-6g表示内螺纹。