应用光学习题及答案

武汉理工大学考试试题纸（A卷）课程名称应用光学专业班级0501～03题号一二三四五六七八九十总分题分备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题一、选择题（每题1分，共5分）1．发生全反射现象的必要前提是：A)光线由光疏介质到光密介质传播B)光线由光密介质到光疏介质传播C)光线在均匀介质中传播D)以上情况都可能产生2．周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确3．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜4．棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：A改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5．光学系统中场镜的作用是：A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确二、填空题（每题2分，共10分）1．显微镜中的光学筒长指的是（）2．光学系统中像方顶截距是（）3．用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（）4．望远系统中物镜的相对孔径是（）5．棱镜的转动定理是（）三、简答题（共20分）1．什么叫孔径光阑？它和入瞳和出瞳的关系是什么？（4分）2．什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？（4分）3．几何像差主要包括哪几种？（4分）4.什么叫远心光路？其光路特点是什么？（4分）5.照相机中F数是什么意思？光圈指的是什么？（4分）四、分析作图题（共25分）1.已知正光组的F和F’，求轴上点A的像，要求用五种方法。（8分）2.已知透镜的焦距公式为1122111nrf'rd(n)n()(n)rr，11Hnl'f'dnr，21Hnlf'dnr，分析双凹透镜的基点位置，并画出FFL、BFL和EFL的位置。（9分）3.判断下列系统的成像方向，并画出光路走向（8分）（a）（b）五、计算题（共35分）1．由已知150fmm，2150fmm的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成一放大4倍的实像，并且第一透镜的放大率12，试求：1.两透镜的间隔；2.物像之间的距离；3.保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相应的垂铀放大率为多大?（15分）2.已知一光学系统由三个零件组成，透镜1：11100ff，口径140D；透镜2：22120ff，口径230D，它和透镜1之间的距离为120d；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离230d。物点A的位置1200L，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称：应用光学（A卷）一、选择题（每题2分，共10分）1．B；2．A；3．C；4．C；5．D二、填空题（每题2分，共10分）1．物镜的像方焦点F物到目镜物镜焦点F目之间的距离2．又叫后截距，用Fl表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别4．入瞳直径D和物镜焦距f物之比Df物5．假设物空间不动，棱镜绕P转θ，则像空间先绕P’转1(1)n，后绕P转θ三、简答题（每题4分，共20分）1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。把孔径光阑在物空间的共轭像称为入瞳，空径光阑在系统像空间所成的像称为出瞳，入瞳和出瞳是物和像的对应关系。2．限制成像范围的光阑叫视场光阑。视场光阑在物空间的像称为入射窗，在像空间所成的像称为出射窗。3．主要有七种：球差、彗差(正弦差)、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。4．物方远心光路和像方远心光路统称为远心光路。特点：物方远心光路中的入射光束的主光线都和光轴平行，像方远心光路中出射光束的主光线都和光轴平行。5．F数指的是物镜的相对孔径的倒数fD，F数又称为光圈。四、分析作图题（共25分）1．如图：2．可知：r10，r20，d为任意值，把f的表达式代入Hl和Hl，分析后可得：0Hl，0Hl，其基点位置：3.(a)．(b)五、计算题（共35分）1．解：1）12142因为：；；；22所以得：＝111xf由牛顿公式：＝－11111150(2)50150lfxff所以：111150752ll222(1)(12)(150)150lf同理：222150752ll1275dll可得：2）127515075300Llld3）即保持共轭距L1不变第一透镜的共轭距：11115075225Lll又：11150ll，可得：1175150ll和1115075ll此时：111112122ll；2．解：1）由于透镜1的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。2）先求透镜2被透镜1所成的像。也就是已知像求物利用高斯公式：111111''llf；可得：111120100l求得：125lmm；11''200.825lyyl；1518.750.8ymm3）求光阑3被前面光组所成的像。a.先求光阑3被透镜2所成的像因为l2’=30mm，利用高斯公式得：211130120l；解得：240lmm又：y2’=D3/2=10mm，y2对透镜1来说是像，故y1'=y2=13.33mm因为l2=l1'–d1，所以：121'402060lldmm22222''300.7540ylyl222'100.7513.33yymmb.再对透镜1求此像所对应的物，仍利用高斯公式：111160100l；得：1150lmm11111''600.4150ylyl；111'13.3333.330.4yymm；31'266.66Dymm4）物点A对光阑D1’的张角：11200.1200200Dtgu对D2’的张角：218.750.0833225tgu对光阑D3’的张角：333.330.0952350tgu可见u2为最小，说明光阑像D2'限制了物点的孔径角，故透镜2为孔径光阑。5）像高（D’/2）对入瞳中心的张角最小的为视场光阑D’1对入瞳中心的张角：1200.825tgwD’2本身是入瞳中心D’3对入瞳中心的张角：333.330.2666415025tgw由于tgw3最小，所以光阑3是视场光阑