工程光学试卷
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工程光学试题一. 判断(20分, 每题2分)1.在介质中, 光沿直线传播。
(x)2.同种光在不同介质中传播速度不同, 频率不同。
(x)3.全反射发生的条件是光线从光疏介质射向光密介质。
(x)4.孔径角以光线起算转向光轴, 顺时针旋转角度为正, 逆时针旋转角度为负。
(x)5.在共轴球面光学系统中, 横向放大率(=3,表明该物所成的像为正立像且物像虚实相反。
(v )6.垂直于光轴的物平面, 其共轭像平面也必然垂直于光轴。
(v)7.在眼睛的光学成像系统中, 明视距离就是近点距离。
( x )8.物方焦点和像方焦点, 物方主店和像方主点是两队共轭点。
(x)9.对近视眼, 显微镜所成的像应位于近视眼的远点上, 应将目镜向前调。
(v)10.望远镜能使入射的平行光束仍保持平行地射出光学系统。
(v)二. 填空(20分, 每空1分)1.一条入射线经转θ角的平面镜反射, 其反射光线转过 2θ角, 2夹角为α的平面镜, 光线从射入到射出总共反射了n次, 则其出射线与入射线夹角为 2nα。
2、用垂轴放大率判断物、像正倒关系方法:当β>0时正像 , β<0时倒像。
3.光楔的顶角为α, 则其最小偏向角为(n-1)α。
4.反射棱镜的作用转折光轴、转像、分像(分光、分色)、合像。
5.正常眼的远点距为无穷远 , 近点距为眼前 100 mm, 视度调节范围为 10 屈光度, 明视距离为250 mm。
6.设计一个τ=5x的放大镜, 其焦距f’= 50 mm。
7.已知某望远镜物镜焦距f1’=250mm, f2’=25mm, 则该望远镜焦距f’= ∞ , 光学筒长L= 275 mm, 放大倍数τ= -10 , 此望远镜为开普勒(开普勒/伽利略)望远镜。
8.某人眼睛在放松状态下只能将位于眼睛前方0.5m处的物体成像在视网膜上, 则此人眼睛的度数为—200 度, 应该戴一副焦距f’=—500 mm的眼镜。
三. 作图(20分, 每题5分)1.完成光路图, 标出A的像A’, 保留作图痕迹。
北京航空航天大学《工程光学(I)》期末考试试题一、填空题(本题共20分,每空2分)1.拉赫不变量的表达式及其意义是()2.像差的定义是() ,轴外点单色光以细光束成像时产生的像差有( )。
3. 唯一能成完善像的光学元件是()。
4. 常见反常眼的类型有( )三种。
某人眼睛的近点为眼前125cm ,为了能看清眼前25cm 处的物体需要配一副( )度的眼镜。
5. 一个5cm 高的物体放在球面反射镜前10cm 处,能够成1cm 高虚像,则反射镜的曲率半径为( ) cm。
6.目镜所成的像为( )(实像还是虚像、倒立像还是正立像、放大像还是缩小像?)。
7. 光照度的定义及其单位是()。
8. 设光入射到介质1和介质2的分界面上,n1=1.658, n2=1.172,发生全反射的临界角为()。
二、简答题(本题共24分,每题4分)。
1、什么是理想光组?对于理想光组,其物像关系应具备哪些性质?2、说明孔径光阑、视场光阑各自对成像的限制作用?如何确定光学系统中的孔径光阑?3、为了保证测量精度,测量显微镜一般采用什么光路?为什么?4、一物体在一折射球面的球心处,其像在哪里?放大率多少?若物在球面顶点,其像的位置又在哪里?放大率多少?5、试述马吕斯定律。
6、场镜的作用是什么?若把一场镜(凸平)放置于望远物镜的像面上,场镜的垂轴放大倍率多大?四、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:(1)(2)BH H'F'F A (3)2、设物为左手坐标,试判断通过图中所示光学系统后的成像方向。
三、计算题(本题共40分,每题10分)。
1、如图所示,已知一个球面曲率半径均为 20mm 的双凸透镜,置于空气中。
物A 位于第一球面前50mm 处,第二面镀反射膜。
物点 A 经过 3 次成像到达 B,实像B 位于第一球面前 5mm 处。
若按薄透镜处理,求该透镜的折射率 n 。
2、一个薄透镜对某一物成实像,放大率为-1X ,今以另一个薄透镜紧贴在第一透镜上,则见像向透镜方向移动20mm ,放大率为原先的3/4 倍,求两块透镜的焦距为多少?3、为看清5km处相隔150mm的两个点(设1′=0.0003rad),若用开普勒望远镜观察,则:(1)求开普勒望远镜的工作放大倍率;(2)若筒长L=165mm,求物镜和目镜的焦距;(3)为满足有效放大率要求,求物镜的通光孔径;(4)视度调节在±5D(屈光度),求目镜的移动量;4、若有一个生物显微镜,其目镜的焦距为f′= 16.67mm ,物镜的垂轴放大率为-4X ,显微镜物镜的物平面到像平面的距离为180mm ,求:(1) 物镜的焦距。
淮海工学院13 — 14 学年第1 学期工程光学试卷(A闭卷)()1、光从介质中传播时一定沿直线传播。
()2、光从一点传播到另一点,其路迹并不随意,而是沿光程为极值的路径传播的,即光程为极小、极大或稳定值。
( )3、无限远点与有限远点的等光程反射面为抛物面。
( )4、眼球等效一架可调焦可变动光圈的照相光学系统,其物像方空间焦距相等.( )5、凸透镜一定是正透镜,凹透镜一定是负透镜。
()6、一束光从一种介质进入另一种介质时,其光亮度不变. ( )7、单个折射球面构成的系统,物方主点、像方主点都重合于球面顶点。
()8、余弦辐射体是指发光物体在各个方向上的光亮度相同.()9、对同一种均匀介质,不同波长的光对应的折射率不同,其中红光对应的折射率比蓝光大。
()10、显微镜用于测量长度时,在物镜的实像面上放一刻有标尺的透明分划板,分划板与物镜间距离固定,但物距不一定能调到使像正好成在分划板上,这样就产生测量误差。
解决此问题的办法是在物镜像方焦面上安放一个视场光阑.二、选择题(单选,每题2分,共20分)()1、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,则结论正确的为:A、成正立放大的虚像B、成倒立缩小的虚像C、成倒立缩小的实像D、成正立缩小的实像()2、在光学系统中,下列没有共轭关系的是A、入瞳和出瞳B、入窗和出窗C、物方主点和像方主点D、物方焦点和像方焦点( )3、对于柯勒照明,正确的陈述是A、光能利用率高B、照明面的光照度均匀C、照明系统的出瞳与后接系统的入瞳衔接D、以上说法都不对()4、在望远系统中加入场镜后,与原系统相比发生变化的量是A、像方视场角B、视觉放大率C、出瞳距D、出瞳直径()5、Γ倍视觉放大率的望远镜,它的角放大率γ,垂轴放大率β和轴向放大率α的关系为A、γ=Γ,β=Γ,α=Γ2B、γ=Γ,β=1/Γ,α=1/Γ2C、γ=1/Γ,β=Γ,α=1/Γ2D、γ=1/Γ,β=1/Γ,α=Γ2( )6、以下几种初级像差中,当视场很小时就需要考虑的是A、畸变B、慧差C、像散D、场曲()7、在校正球差时,一般只考虑一、二级球差的影响,当校正边缘带h m的球差为零时,残余球差的最大值出现在A、0。
物理学:工程光学试题(题库版)1、单选原子发射光谱定性工作中,对粉末样品经常采用()作为支持电极。
A、石墨电极B、铜电极C、锌电极D、银电极正确答案:A2、名词解释光程正确答案:光经过的实际路径长度与所在介质(江南博哥)折射率的乘积3、问答题什么叫“畸变”?它与什么因素有关?正确答案:轴外点的宽光束和细光束都有像差存在,即使只有主光线通过光学系统,由于球差影响,它不能和第二近轴光一致,主光线和高斯像面焦点的高度不等于理想像高,其差别就是系统的畸变。
4、名词解释电光效应正确答案:在电场作用下,可以使某些各向同性的透明介质变为各向异性,从而使光产生双折射,这种现象称为电光效应。
5、名词解释弧矢平面正确答案:包含主光线,且与子午平面正交的平面。
6、填空题我们通常把分界面两边折射率高的介质称为光密介质,折射率低的介质称为()。
正确答案:光疏介质7、单选采用调制的空心阴极灯主要是为了()。
A.延长灯寿命B.克服火焰中的干扰谱线C.防止光源谱线变宽D.扣除背景吸收正确答案:B8、问答题正弦光栅在自身所在平面内分别平移和转动时,对夫琅禾费衍射场的衍射斑有什么影响。
正确答案:正弦光栅在自身所在平面内移动时衍射斑光强分布不变,相位分布发生变化。
在自身平面内转动时,衍射光强和相位分布都发生变化。
9、名词解释物方远心光路正确答案:光学系统的物方光线平行于光轴,主光线的汇聚中心位于物方无限远处.10、填空题发光点发出的光波向四周传播时,某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面,简称()正确答案:波面11、填空题棱镜摄谱仪的结构主要由(),(),(),()四部分(系统)组成。
正确答案:照明系统;准光系统;色散系统;投影系统12、名词解释物方空间正确答案:所有实物点和虚物点的集合构成的空间。
13、填空题交流电弧的激发能力强,分析的重现性好,适用于(),不足的是蒸发能力也稍弱,灵敏度稍低。
正确答案:定量分析14、问答题什么是景深,照相物镜的景深与什么有关?正确答案:能在像面上获得清晰像的物空间的深度是系统的景深。
学院:专 业:学号:姓名:装订线广东工业大学考试试卷 (A ) 课程名称: 《工程光学》 试卷满分 100 分 考试时间: 年 月 日 ( 第17 周 星期三) 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 评卷得分 评卷签名 复核得分 复核签名 一、单项选择题(每小题4分,总20分) 1. 要得到垂轴放大率为4倍的实像,一个物体应放在曲率半径为R 的凹面反射镜前 A . R B. 3R/8 C. 5R/8 D. R/2 2. 照相机的视场光阑是 A .底片框 B. 光圈 C. 物镜框 D. 被拍摄物体 3.一个身高为L 的人照镜子时,要想看到自己的全身,则镜子需要的最小长度是 A . L /3 B . L/2 C . L D . 2L 4.光学系统在满足正弦条件时: A . 轴上点和近轴点都不能成理想像 B . 轴上点和近轴点都能成理想像 C. 只有轴上点能成理想像 D . 只有近轴点能成理想像 5.对于结构和孔径光阑对称的全对称光学系统,当以β=-1×成像时, A . 没有垂轴像差 B . 没有轴向像差 C . 垂轴像差和轴向像差都有 D . 垂轴像差和轴向像差都没有 二、填空题(每空4分,总20分) 1.用焦距为450mm 的翻拍物镜拍摄文件,文件上压一块折射率为1.5,厚度为15mm 的玻璃平板,若拍摄倍率为β=-1,则物镜物方主面到平板玻璃第一面的距离为 mm 。
2.显微镜的物方远心光路是通过将孔径光阑放置在 来实现的。
3. 照相物镜的焦距是f ’,底片尺寸为L ×L ,该照相物镜的最大视场角为 。
(用反正切表示角度即可) 4.人眼的视角分辨极限为1',如果要分辨明视距离处视角为20''的物体,则需借助的放大镜的放大率为 。
5.一个折射率为n ,折射角为α的光楔,光线经过光楔后偏向角为 。
1.(本题8分)作图法画出由负薄透镜和正薄透镜组合系统的像方总焦点和主平面的位置图三(2)题图图四(3)题图2.(本题7分)设输入为右手坐标系,在下图三(2)中画出相应的输出坐标系四、计算题(总35分)答题纸不够可写背面,请注明题号1.(本题10分)有一半径r的透明玻璃球,如果在其后半球面镀上反射膜,问此球的折射率n为多少时,从空气入射的光经此球反射后仍按原方向出射?(要有理论分析和相应的公式及结论)2.(本题13分)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L=700 mm,由系统最后一面到像平面的距离(工作距)为l k’=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。
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=109m)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an 3略微加宽,则(A) 单缝衍射的中央主极大变宽,其中所包含的干涉条纹数目变少. (B) 单缝衍射的中央主极大变宽,其中所包含的干涉条纹数目变多. (C) 单缝衍射的中央主极大变宽,其中所包含的干涉条纹数目不变. (D) 单缝衍射的中央主极大变窄,其中所包含的干涉条纹数目变少.(E) 单缝衍射的中央主极大变窄,其中所包含的干涉条纹数目变多. [ ]7 如果两个偏振片堆叠在一起,且偏振化方向之间夹角为60°,光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上,则出射光强为(A) I 0 / 8. (B) I 0 / 4.(C) 3 I 0 / 8. (D) 3 I 0 / 4. [ ]8 一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图),设入射角等于布儒斯特角i 0,则在界面2的反射光(A) 是自然光.(B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面. (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面. (D) 是部分偏振光.[ ]9 用频率为υ1的单色光照射某一种金属时,测得光电子的最大动能为E k1;用频率为υ2的单色光照射另一种金属时,测得光电子的最大动能为E k2.如果E k1 >E k 2,那么 (A) υ1一定大于υ2. (B) υ1一定小于υ2.(C) υ1一定等于υ2. (D) υ1可能大于也可能小于υ2. [ ]10已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应,若此金属的逸出电势是U 0 (使电子从金属逸出需作功eU 0),则此单色光的波长 必须满足: (A) ≤)/(0eU hc . (B) ≥)/(0eU hc . (C) ≤)/(0hc eU . (D) ≥)/(0hc eU . [ ]二 填空(每小题3分,共30分)1 一双缝干涉装置,在空气中观察时干涉条纹间距为1.0 mm .若整个装置放在水中,干涉条纹的间距将为____________________mm .(设水的折射率为4/3)2 如图所示,波长为的平行单色光垂直照射到 两个劈形膜上,两劈尖角分别为θ1和θ2,折射率 分别为n 1和n 2,若二者分别形成的干涉条纹的明条纹间距相等,则θ1,θ2,n 1和n 2之间的关系是_____________.3 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜M 移动0.620 mm 过程中,观察到干涉条纹移动了2300条,则所用光波的波长为_____________nm .(1 nm=10-9m)λn 1 θ1θ2n 24在单缝夫琅禾费衍射实验中,设第一级暗纹的衍射角很小,若钠黄光(1≈589 nm) 中央明纹宽度为 4.0 mm,则2=442 nm (1 nm = 10-9 m)的蓝紫色光的中央明纹宽度为____________________.5用波长为546.1 nm(1 nm =10-9 m)的平行单色光垂直照射在一透射光栅上,在分光计上测得第一级光谱线的衍射角为θ=30°.则该光栅每一毫米上有_____条刻痕.6要使一束线偏振光通过偏振片之后振动方向转过90°,至少需要让这束光通过__________块理想偏振片.在此情况下,透射光强最大是原来光强的______ 倍.7 已知钾的逸出功为 2.0 eV,如果用波长为3.60×10-7 m的光照射在钾上,则光电效应的遏止电压的绝对值|U a| =___________________.从钾表面发射出电子的最大速度v max=_____________________.(h =6.63×10-34J·s,1eV =1.60×10-19J,m e=9.11×10-31kg) 8.直径3米的园桌中心上方2米处吊一平均发光强度为200坎德拉的灯泡,园桌中心的光照度等于_______________; 边缘的光照度等于__________________。
武汉理工大学工程光学2023期末考试试题及答案课程名称仪器光学基础专业班级测控0601-0605备注: (1)学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题);(2) 考试形式:开卷笔试一、单项选择题(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.100mm2.一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/4B.I/2 C.2I D .4I4.对显微镜系统对的的描述是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,对的的描述是A. 轴上物点成像也许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,并且影响成像的清楚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达为,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(度)。
、填空题(每小题3分,共18分)1. 光的干涉分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉三类.在儿何光学系统屮,唯一能完善成像的足7SO (39的,伽利略望远镜看到远物的象3.开普勒望远镜看到远物的象是是IE(立)的。
、hE = hV,P = j o4.光的本性是波粒二象性,M:数学表込式为 ______5.光的吸收、散射和色散三种现象都是由光和物质的相互作用引起的,实质上是由光和原子中的电子相互作用。
引起的。
6.激光闕勝点有单色性佳、亮度高、相干性强、方向性好。
二、选择题(每小题3分,共12分)7.将扬氏双缝干涉实验装置放入折射率为77的介质中,其条纹间隔是空气中的(A )A. 1//7倍B. 77 2倍C. /7倍D.以上结果都不对8.在菲湟耳圆屏衍射的几何阴影中心处)A.永远是个亮点B.永远是个暗点C. 有吋是亮点,有吋是陪点D.以上说法都不对山折射率为1.65的玻璃制成的薄凸透镜,前盾两球面的曲率半径均三、前答题(每小题5分,共10分)li.如何区分阀偏振光和ti 然光?把一个X/4片和一个偏振片前后放置在光路 中,迎着光的传播方向旋转偏振片,在旋转一周的 过程中,若光强无变化则是自然光;若光强有变化 且出现两次消光,则该束光便是圆偏振光12.什么是“全息照相’’ ?其主要特点有哪些?既能记录光波振幅的信息,又能记录光波相位信息的摄影 称为全息照相。
其主要特点有:①它是一个十分逼真的立体 像。
它和观察到的实物完全一样,具有相同的视觉效应。
②可 以把全息照片分成若干小块,每一块都可以完整地再现原来 的物像(孙悟空似的分身术)。
③同一张底片上,经过多次 曝光后,可以重叠许多像,而且每一个像又能不受其他像的 干扰而单独地显示出来,即一张底板能同时记录许多景物。
④全息照片易于复C. 25D. 3110. 清晨円出时看到太阳呈红色,这是山于A. 光的反射B. 光的折射C. 光的散射D.光的色散评卷人得分9.A. 20B. 21制等。
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题2-2图四.简答题(共10分,每题5分)1为了保证测量精度,测量仪器一般采用什么光路,为什么? 2什么是孔径光阑,入瞳和出瞳,三者是什么关系?五.计算题:(共35分)1.一透镜焦距mm f 30'=,如在其前边放置一个x6-=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。
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、选择题(每小题2分,共20分)1.一个平行细光束经过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。
-100mmB。
-50mmC。
50mmD。
100mm2.一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。
2μmB。
0.5线/μmC。
50线/mmD。
500线/mm3.一个发光强度为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/4B。
I/2C。
2ID。
4I4.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-1B。
0.01mmC。
0.02mm-1D。
0.02mm6.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。
200mmD。
-200mm8.一个高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=-2B。
β=-1/2C。
β=1/2D。
β=29.一个平面光波可以表示为exp(jkz-wt),在传播介质的折射率是:A。
0.65B。
1.5C。
1.54D。
1.6510.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(45度)。
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
F2 题2-3图 F1 F1' F2'
A
B
C A B
题2-1图 F'
A B F H H'
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:________________________,
z x y
物镜 题2-4图 题2-5图
F
z x y
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mmf30',如在其前边放置一个x6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mmr201,mmr202的双凸透镜,置于空气中。物A位于第一球面前mm50处,第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前mm5,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mm500,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mm400,物镜最后一面到像平面的距离为mm300。 (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mm2,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'/fD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
C A B 题2-1图 A' B' A' F' A B F H H'
题2-2图 B'
H' F' F2 题2-3图 F1
F1'
F2'
A
B A'
B'
f '
入瞳 孔径光阑
题2-5图 F F’ 视场角2ω
z x y
物镜 题2-4图 z x y
z x y
题2-6图
z x
y 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__照明系统的拉赫不变量要大于成像系统的拉赫不变量___ ②__保证两个系统的光瞳衔接和成像关系_________________ 2.转像系统分___棱镜式___________和___透镜式__________两大类, 其作用是:_使物镜所成的倒像转变为正像。 3.一学生带500度近视镜,则该近视镜的焦距为_____-0.2 米________, 该学生裸眼所能看清的最远距离为___眼前0.2米__________。 4.光通过光学系统时能量的损失主要有:_两透明介质面上的反射损失______, __介质吸收的损失_____________和_____反射面的光能损失__。 5.激光束聚焦要求用焦距较__短____的透镜,准直要用焦距较__长______的透镜。
四.计算题:(共60分) 1.一透镜焦距mmf30',如在其前边放置一个x6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)
解:6'''' 321ffhhffeo, 求得:(mm)f 180' (mm)fflH 21018030)'(''3
(mm)lF 30' 答:组合后的焦距是-180mm。基点位置如图所示。 其光路图如下所示: 2.已知,mmr202的双凸透镜,置于空气中。物A位于第一球面前mm50处,第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前mm5,如图所示。若按薄透镜处理,求该透镜的折射率n。(20分) 解:
设:透镜的折射率为n 物点A经1r折射成像在A'处,将已知条件mml50代入公式 rnnlnln''' 得
201501'1nln ----①
A'经2r反射后,成像于B'点。故将''112ldll,代入反射面公式
rll21'1
,得: 101'1'112ll ----②
B'点再经1r折射成像在B点。根据光路的可逆性,将B视为物,B'点视为像,有5)5(3dl,代入折射公式,得:
20151'12nl ----③ 由①②③式解得: 6.1n 答:透镜的折射率为1.6。
3.已知物镜焦距为mm500,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mm400,物镜最后一面到像平面的距离为mm300。 (1)按薄透镜处理,求物镜的结构参数;(8分)
l2 -l3 -l2'=-l3' -l=50 d
B' A B A'
l1' (2)若用该物镜构成开普勒望远镜,出瞳大小为mm2,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) 解:根据题意,画出物镜的结构图如下:
(1)将mmf500'和mmd100代入公式 300''''''2111211121htgudtguhhtguhftguhf,得: )(250'1mmf
将''21ffd代入牛顿公式 '''21fff,得:)(300'2mmf (2)因101'fD,则: )(50101500mmD xDD25250'
(3)xeoff25'', )(2025500'mmfe
f'=500 400 300 d H' F' u2' h1 F1' h2 u1'