工程光学-郁道银版-习题解答(一题不落)-第七章-典型光学系统

工程光学郁道银习题解答第七章典型光学系统1．一个人近视程度是D2（屈光度），调节范围是D8，求：（1）远点距离；（2）其近点距离；（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距；（4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离；（5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。解：①21rlR)/1(m∴mlr5.0②PRADA8DR2∴DARP1082mPlp1.01011③fD1∴mf1④DDRR1mlR1⑤PRADA8DR1DARP9mlP11.0912．一放大镜焦距mmf25，通光孔径mmD18，眼睛距放大镜为mm50，像距离眼睛在明视距离mm250，渐晕系数为%50k，试求（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。eye●lPD工程光学郁道银习题解答已知：放大镜mmf25mmD18放mmP50mmlP250%50K求：①Γ②2y③l解：①fDP125501252501250fPf92110②由%50K可得：18.050*2182PDtg放tgtg∴02.0918.0tgDytg∴mmDtgy502.0*250∴mmy102方法二：18.0tgmmtgy45*250mml200mmfe250mml2.22yyllX92.22200mmy102③lPDmmDPl20025050fll11125112001lmml22.223．一显微镜物镜的垂轴放大率为x3，数值孔径1.0NA，共扼距mmL180，物镜框是孔径光阑，目镜焦距mmfe25。工程光学郁道银习题解答（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，m55.0，求显微镜的分辨率。（5）求物镜的通光孔径。（6）射物高mmy62，渐晕系数%50k，求目镜的通光孔径。已知：显微物镜X31.0NA共轭距mmL180物镜框为孔径光阑mmfe25①Xeef1025250250Xe30*②mmNAD67.1301.0*500500③由物镜成象关系:180)(3llllmmlmml13545mmflleZ160)(eZZfll11116012511ZlmmlZ62.29●●●1F2FZlZlAA孔l工程光学郁道银习题解答④道威判断mmNA75.21.055.0*5.05.0⑤目镜的185.016062.29ZZll目mmD02.9185.067.1⑥mmy62322yymmy182%50K时36.0259*218eftgtglDZ*2目36.0*62.29*2mm33.214．欲分辨mm000725.0的微小物体，使用波长mm00055.0，斜入射照明，问：（1）显微镜的视觉放大率最小应多大？（2）数值孔径应取多少适合？视场光阑决定了物面大小，而物面又决定了照明的大小AAB1F2FD工程光学郁道银习题解答5.有一生物显微镜，物镜数值孔径5.0NA，物体大小mmy4.02，照明灯丝面积1.2×1.22mm,灯丝到物面的距离100mm,采用临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径。已知5.0NA4.02y灯丝面积1.2×1.22mm灯丝到物面的距离100mm临界照明求:聚f和通光孔径.解:100)(312.14.0llllmmlmml2575fll111∴mmf75.18聚unNAsin∴5.0sinu30ummtgtglD86.2830*25*230**2ABllluu聚物工程光学郁道银习题解答6．为看清4km处相隔150mm的两个点（设rad0003.01），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mmL100，求物镜和目镜的焦距；（3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离；（4）为满足工作放大率的要求，求物镜的通光孔径；（5）视度调节在D5（屈光度），求目镜的移动量；（6）若物方视场角82求象方视场角；(7)渐晕系数%50K，求目镜的通光孔径。已知：ml4000mm150解：①510*75.31000*1000*4150mmmm（rad）有效放大率810*75.30003.0065工作放大率X24~16②8100)(eoeoffmmLffmmfmmfeo11.1189.88③100Zl11.11ef求ZleZZfll111100111.1111ZlmmlZ5.12④3.2DmmD4.188*3.2⑤对于DR5mmlR200)11.11(1l115.2122005.12l代入公式efll111整理得：04.12339.201121∴62.01mm对于DR5mmlR20075.18)5.12200(/l工程光学郁道银习题解答efll11111.11175.181111efllmml488.10mm62.0488.1011.112⑥tgtg5594.04*8tgtg44.582⑦5.0KmmtglDZ985.135594.0*5.12*2**2目7.一开普勒望远镜,五经焦距mmf2000,目镜的焦距为mmfe25,物方视场角82,渐晕系数%50K,为了使目镜通光孔径mmD7.23,在物镜后焦平面上放一场镜,试:(1)求场镜焦距;(2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜,折射率5.1n,求其球面的曲率半径。①)11(*tglhZmmtgtgfo98.134*2004*目DflhleZ*5.0mml1.164fll11120011.16411场f∴mmf14.9场②011.014.90121●物孔阑场镜目)(21FFZluZhu0fefll目AeFZl200B工程光学郁道银习题解答1r01011.02rnnlnln其中l14.90l5.1n1n代入求得：r5.115.114.901mmr459．一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦距mmf400，通光孔径mmD200，要求照明距离为5m远直径为3m的圆，试问灯泡应安装在什么位置。已知：mmf400mmD2005m处3m直径光照明求l解：1500100llmml14.357fll1114001114.3571lmml679.18811.用电视摄象机监视天空中的目标，设目标的光亮度为2/2500mcd，光学系统的透过滤为0.6，摄象管靶面要求照度为lx20，求摄影物镜应用多大的光圈。解：AAFFm5m5.1●●工程光学郁道银习题解答14．开普勒望远镜的筒长255mm，X8，62，mmD5，无渐晕，（1）求物镜和目镜的焦距；（2）目镜的通光孔径和出瞳距；（3）在物镜焦面处放一场镜，其焦距为mmf75，求新的出瞳距和目镜的通光孔径；（4）目镜的视度调节在D4（屈光度），求目镜的移动量。①2258目物目物ffff解得mmfmmf25200目物②mmDD4058物mmDtgD6.28)22252（目mmtgtgfhi48.103200*物由三角形相似得：20020yxyhximmymmx77.6823.131有大三角形相似得：目目fyDx2202577.68223.13120目DmmD58.28目225Pmmf25目目fPP111mmP125.28③孔阑出瞳)(21FFihxy工程光学郁道银习题解答77.68ylA场fllAA11175177.6811AlmmlA889.8270126587.0889.82748.10AilhtgmmtgflDA59.210126587.0)25889.827(22）（目目物镜经场镜成像751200111lmml1201经目镜成像mml9525145.5422519511ZlmmlP79.192④mmfxe5.210002541000415．一透镜焦距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。）解：6''''321ffhhffeo,求得：(mm)f180'(mm)fflH21018030)'(''3(mm)lF30'答：组合后的焦距是-180mm。基点位置如图所示。物场目AAAlAlih工程光学郁道银习题解答其光路图如下所示：16．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。（）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201501'1nln----①f3'=30-h2-f'F3'(F')F1'(F2)h1-feH'fo'物镜目镜lH'l2-l3-l2'=-l3'-l=50dB'ABA'l1'工程光学郁道银习题解答A'经2r反射后，成像于B'点。故将''112ldll，代入反射面公式rll21'1，得：101'1'112ll----②B'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(3dl，代入折射公式，得：20151'12nl----③由①②③式解得：6.1n答：透镜的折射率为1.6。17．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；（（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；（）（3）求目镜的焦距、放大率；（（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（）（5）望远镜的分辨率；（（6）如果视度调节为5折光度，目镜应能移动的距离。（）（7）画出光路图。解：根据题意，画出物镜的结构图如下：f'=500400300dH'F'u2'h1F1'h2u1'工程光学郁道银习题解答(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xeef5.1220250'250(4)望远镜系统的结构如下图所示：将mml1001