工程光学习题解答

工程光学习题解答第一章几何光学基本定理与成像概念第二章理想光学系统第三章平面与平面系统第七章典型光学系统第一章几何光学基本定理与成像概念3、解：∽6、解：ABmmBOBOBOBABABOBOBAOBAO30507060OAABB607050222121221102122120210221101sin1cossin90sinsin90sinsinnnnnnInnnInnInInIIInInmmmm第二章理想光学系统P37—38页3、6、7、9、10、15、173、设系统位于空气中，垂轴放大率，有物面到像面的距离（共轭距）为7200mm，物镜两焦点的距离为1140mm。求该物镜焦距，并绘出基点位置图。解：10)(60060601016060101010)(606011407200mmffffffxffxmmxx可得：由：FFHHAA11407200)(607200)()(6000),(60mmHHxfHHfxmmxmmxxxffHH第二章理想光学系统7、解：)(kFllfHL2F1FFmmfffdfffmmldfffdflmmfllmmlLdHHFHF240450800,3002212111dHl第二章理想光学系统9、已知一透镜，求其焦距、光焦度、基点位置。解：5.1,50,300,20021nmmdmmrmmrmmfllmmfllmmdnnflmmdnnflDfmmmnrrnnrnrfHFHFHH1360,1560801,120169.0144.11440)]1()()[1(211221第二章理想光学系统10、解：HF1FmmfllmmfdflfllmmfdflmmffdmmfffmmfffHFHHFH100,2000,10010050,100212121211FHF2FFlHlHlFlff第二章理想光学系统15、一块厚透镜，试求该透镜焦距和基点位置。如果物距时，问像在何处？如果平行光入射时，使透镜绕一和光轴垂直的轴，而要求像点位置不变，问该轴应装在何处？解（1）（2）（3）mmdmmrmmrn30,320,120,6.121ml51HHmmlmmlmmdnrrnnrnrfHH25.5,99.1327.149])1()()[1(1221mmlllmmlmmlllmmmlHH83.13983.15325.5005,5000521该像距离透镜第二面：：由高斯物像关系式可得ffl1ll2l第二章理想光学系统15、如果平行光入射时，使透镜绕一和光轴垂直的轴，而要求像点位置不变，问该轴应装在何处？HHFFHHFFHFH第二章理想光学系统15、如果平行光入射时，使透镜绕一和光轴垂直的轴，而要求像点位置不变，问该轴应装在何处？FHFFHHFFHFHH第二章理想光学系统17、有三个薄透镜，其焦距分别为其间隔求组合系统的基点。解：像方参数：,50,10021mmfmmfmmdmmd10,1021,503mmf)(5.35tan),(2.36tan76.2tantan98tan8.0tantantan90tan1tantan,1003331333322232222311121121mmUhlmmUghffhUUUgdhhfhUUUUdhhfhUUmmhF第二章理想光学系统17、有三个薄透镜，其焦距分别为其间隔求组合系统的基点。解：物方参数,50,10021mmfmmf,503mmfmmdmmd10,1021)(5.35tan),(2.36tan76.2tantan4.16tan4.4tantantan1200tan2tantan,1003331333322232222311121121mmUhlmmUghffhUUUgdhhfhUUUUdhhfhUUmmhF第三章平面与平面系统7题xyzxyzxyzyzxxyzxyzxyzyzxxyz)a)b)c第三章平面与平面系统7题yxzzyxxyzxyzxyz)e)d7-11.一个人近视程度是-2D（屈光度），调节范围是8D，求：（1）其远点距离；（2）其近点距离；（3）配戴100度的近视镜，求该眼镜的焦距；（4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离；（5）戴上该眼镜后，求看清的近点距离。解：（1）由：得：（2）由及：得：则：（3）100度近视镜的焦距与100近视眼的远点距离相同，则：（4）戴上100度近视镜相当于近视程度减轻100度，即近视程度为-1D,则：Dlr21mmmmlr5005.021DllPRApr811Dlr21DDDlp10821mmmlp1001.0mmmf10001mmmlDlrr10001117-1或：近视眼的远点距离为,其戴上眼睛能看清的远点距离为物距，通过眼镜后成像在眼睛的远点距离上：即：由得:(5)由于及：得：DlmfDllr11111,211lrlmmml10001DllPRApr811mmml10001mlr5.0mlp11.0917-2一放大镜焦距，通光孔径，眼睛距放大镜50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数，试求：（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。解：(1)由公式：得：(2)而：所以：（3）由：或（2）由：得：得：mmf25mmD18%50K50Pmm250mml200yylfPf12509yyyyyy22250/250/tantanPhyDPyh250)(10509950050025022mmPhPhymmfmml25200；mml22.229200llyy)(10452009/200222mmylly7-3一显微镜物镜的垂轴放大倍率，数值孔径，共轭距，物镜框是孔径光阑，目镜焦距。。（1）求显微镜的视觉放大率；（2）求出射光瞳直径；（3）求出射光瞳距离（镜目距）；（4）斜入射照明时，求显微镜分辨率；（5）求物镜通光孔径；（6）设物高，渐晕系数，求目镜的通光孔径。解（1）（2）（3）如图所示，由：得：物镜框是孔径光阑，31.0NAmmL180mmfe25m55.0mmy62%50K30250eefmmNAD67.1/500zlllmmL180mmLll1803llmmlmml13545zl7-3（3）由得：（4）斜入射，用道威判据得：（5）物镜的通光孔径即入瞳直径，由：得：或：（6）由于及：得：或：mmfllez160zlllmmL180mmlz63.29zlmmfe25mNA75.25.0DDllzztmmllDDzz02.963.2916067.1mmNAlDlDUUUnNA922/tansinsinyy%50Kmmy62tan22/tanzezelDlD067.0tanlylymmDe33.21mmlllDzzze33.2125032tan2tan27-4欲分辨0.000725的微小物体，使用波长的斜入射照明，问（1）显微镜的视觉放大率最小应为多大？（2）数值孔径应取多大？解：（1）人眼最小分辨角是则即：2）由道威判据：得：mm00055.0NA5.012501tan000725.010038.0000725.000055.05.05.0NA7-6为看清4Km处相隔150mm的两个点（设），若用刻卜勒望远镜观察，则（1）求刻卜勒望远镜的工作放大率；解（1）正常放大率应满足：而：则：工作放大率取正常放大率的2-3倍即16-24。（2）若筒长，求目镜和目镜的焦距由：可得：（3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离由：得：rad0003.011rad0000375.0104150680000375.00003.0mmL1008180eoeoffmmLffmmfmmfeo11.1189.88Llzofefmmfmmlez11.11,100mmlz50.127-6（4）为满足工作放大率的要求，求物镜的通光孔径；解：工作放大率取正常放大率的2.3倍，则：（5)视度调节在（屈光度），求目镜的移动量；（6）若物方视场角，求像方视场角；由：得：DD5mmD4.18mmmmfxe62.0100052082tantan045.5827-6（7）渐晕系数，求目镜的通光孔径。%50KmmllDzze98.13tan2tan2Llzofefzl7-14刻卜勒望远镜的筒长225mm，无渐晕，（1）求物镜和目镜的焦距；解：由：得：（2）目镜的通光孔径和出瞳距；由：可得出瞳距：则：目镜的通光孔径为：mmD5,62,80mmlz13.288225eoeoffmmLffmmfmmfeo25200mmlDDze58.283tan813.2825tan20mmfmmlez25,225Llzofefzl7-14（3）在物镜焦面处放一场镜，其焦距，求新的出瞳距和目镜的通光孔径；解：主光线在场镜上产生折射，从场镜出射的主光线的位置为：mmf75mmlDDze60.213tan879.1925tan20Llzofefzl2llz1l1l2l1lmmlmmfmml12075,22511mmlmmfmmdlle79.1925,95212