工程光学习题解答 第二章 理想光学系统

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第二章 理想光学系统

1.针对位于空气中的正透镜组()

0'>f 及负透镜组()

0'f ()-∞=l a

()'

2f l b -=

()f f l c

=-=

()

/f l d -=

()0=l e

()/f l

f =

')(f f l g -=

=

'22)(f f l h -==

+∞=l i )(

2.0'

l b )(=

l c =)

(

/)(f l d -=

0 e

l

(=

)

f=

l

2/ (f

)

(

)

f

g=

l

(=

h)

l

l i)(

+∞

=

2. 已知照相物镜的焦距f’=75mm,被摄景物位于(以F 点为坐标原点)

=x ,2,4,6,8,10,m m m m m -----∝-处,试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远

的地方。

解: (1)x= -∝ ,xx ′=ff ′ 得到:x ′=0 (2)x ′=0.5625 (3)x ′=0.703 (4)x ′=0.937 (5)x ′=1.4

(6)x ′=2.81

3.设一系统位于空气中,垂轴放大率*-=10β,由物面到像面的距离(共轭距离)为7200mm , 物镜两焦点间距离为1140mm 。求该物镜焦距,并绘出基点位置图。 解:

∵ 系统位于空气中,f f -='

10'

'-===

l

l y y β 由已知条件:1140)('=+-+x f f

7200)('=+-+x l l

解得:mm f 600'= mm x 60-=

4.已知一个透镜把物体放大*-3投影到屏幕上,当透镜向物体移近18mm 时,物体将被放大

*-4,试求透镜的焦距,并用图解法校核之。

解:方法一:

31

'

11-==l l β ⇒ ()183321'1--=-=l l l ①

42

'22-==l l β ⇒ 2'

2

4l l -= ② 1821+-=-l l ⇒ 1821-=l l ③ '/1/1/11'1f l l =-

'/1/1/12'

2f l l =-

将①②③代入④中得 mm l 2702-= mm l 1080'

2

-= ∴ mm f 216'=

方法二: 31

1-=-

=x f

β 42

2-=-

=x f

β ⇒ mm f 216-= 1812=-x x

方法三: 12)4)(3(21'

'=--==∆∆=ββαn

n x x

2161812'-=⨯=∆x

''

f

x -=β

143''

'

'2

'121=+-=∆=+-=

-∴f

x f

x x ββ mm x f 216''=∆=∴

5.一个薄透镜对某一物体成实像,放大率为⨯

-1,今以另一个薄透镜紧贴在第一个透镜上,则见像向透镜方向移动,放大率为原先的3/4倍,求两块透镜的焦距为多少? 解:

⇒ 2'

21'1/1/1/1/1l l l l -=- ④

6.有一正薄透镜对某一物成倒立的实像,像高为物高的一半,今将物面向物体移近100mm , 则所得像与物同大小,求该正透镜组的焦距。

解:由已知得:2

11'11-==l l β

12'

2

2-==l l β

10021+-=-l l 由高斯公式:

2'2

1'11

111l l l l -=-

解得:mm l f

1002

2

'

=-=

7.希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜,焦距mm f 1200'

=,由物镜顶点到像面的距离L=mm 700,由系统最后一面到像平面的距离(工作距)为,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。 解:

-l 1 l '1

100mm -l 2

l '2

8. 一短焦距物镜,已知其焦距为mm 35,筒长L=mm 65,工作距mm l k

50'

=,按最简单

结构的薄透镜系统考虑,求系统结构。

解:

9.已知一透镜5.1,50,300,20021==-=-=n mm d mm r mm r ,求其焦距,光焦度,基点位置。 解:已知5.1,50,300,20021==-=-=n mm d mm r mm r 求:,'f ϕ,基点位置。

12122169.0)1())(1('/1--=-+--==m d n

n n f ρρρρϕ

mm f 1440'-=

mm d n n f l F 1560)1

1('1'

-=--

=ρ mm d n n f l F 1360)1

1('2=-+-=ρ

mm d n

n f l H 120)1('1'

-=--=ρ

mm d n

n f l H 80)1

(

'2-=-=ρ

10. 一薄透镜组焦距为mm 100,和另一焦距为mm 50的薄透镜组合,其组合焦距仍为