工程光学试题

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β0时正像，β0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100mm，视度调节范围为10屈光度，明视距离为250mm。6.设计一个τ=5x的放大镜，其焦距f’=50mm。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=275mm，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’=—500mm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。（1）答案：（2）用图解法求组合光组的基点（基面）的位置。答案：2、设输入为右手坐标系，画出经图中棱镜后的输出坐标系。答案：3.将图示棱镜展开。答案：四．问答计算（40分）1.解释孔径光阑，入射光瞳，出射光瞳。简述三者的关系。（7分）答案：孔径光阑：限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑叫做孔径光阑。入瞳：孔径光阑经孔径光阑前面的系统所成的像。（2分）出瞳：孔径光阑经孔径光阑后面的系统所成的像。（2分）关系：孔径光阑与入瞳相对前面的系统共轭，孔径光阑与出瞳相对后面的光学系统共轭，入瞳与出瞳相对整个光学系统共轭。（3分）2.手上有两块焦距f’=100mm的单薄透镜，现想由它们拼搭出视觉放大率τe=4x的放大镜，求两透镜间的距离，并画出结构简图。（10分）答案：组合焦距f组’=250/4=62.5mm(2分)f组’=-f’2/Δ，可得Δ=-160mm。（3分）d=Δ+f’+f’=40mm（2分）图（3分）3.有一显微镜，物镜的放大率β=-40x，目镜的倍率为τe=15x（均为薄透镜），物镜的共轭距M=195mm，求物镜和目镜的焦距、物镜和目镜间的间距和总倍率。答案：物镜：β=l’/l=—40，—l+l’=195→l=—4.76mml’=190.24mmf物=—Mβ/（β—1）2∴f物’=4.64mm（3分）f目’=250/τe=16.67mm（3分）∴物镜和目镜之间的距离d=l’+f物’=194.88mm（2分）∴总放大倍率τ=τeβ=600x（2分）4.已知r1=20mm，r2=--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。该物镜所成实像B位于第一球面前5mm，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n。（13分）设：透镜的折射率为n物点A经r1折射成像在A'处，将已知条件代入公式得（4分）O1O2F2F1’40—160A'经r2反射后，成像于B'点。故将，代入反射面公式，得：（4分）B'点再经r1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，代入折射公式，得：（4分）由以上三式式解得：（1分）