天津大学光学工程真题

百度文库1一．问答题：（共12分，每题3分）1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分）1．求像A'B'2．求像A'B'3．求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4．判断光学系统的成像方向5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场6．判断棱镜的成像方向F2题2-3图F1F1'F2'ABzxy物镜题2-4图题2-5图FF'zxy题2-6图CAB题2-1图F'ABFHH'题2-2图百度文库2三．填空：（共10分，每题2分）1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为：①________________________________________________②________________________________________________2．转像系统分____________________和___________________两大类，其作用是：_________________________________________3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________,该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________,________________________和_______________________。5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。四．计算题：（共60分）1．一透镜焦距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。（10分）2．已知mmr201，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。（20分）3．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；（8分）（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；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4分）（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6）如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）百度文库3一、填空题（每题2分，共20分）1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第1极小出现在（）弧度的方向上。2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距为50cm，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是31066.6cm，则光波波长为（）nm。3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o，光栅常数d=1m，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（）nm。4．晶体的旋光现象是（），其规律是（）。5．渥拉斯棱镜的作用（），要使它获得较好的作用效果应（）。6．110010011111ii利用此关系可（）。7．波片快轴的定义：（）。8．光源的相干长度与相干时间的关系为（）。相干长度愈长，说明光源的时间相干性（）。9．获得相干光的方法有（）和（）。10．在两块平板玻璃A和B之间夹一薄纸片G，形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1所示。当稍稍用力下压玻璃板A时，干涉条纹间距（），条纹向（）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角01i），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（）。二、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分）1．简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变化？1）增大透镜L2的焦距；2）减小透镜L2的口径；3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。L1L2P接收屏衍射屏光源图2夫琅和费衍射系统俯视图ABG图1百度文库42．以迈克尔逊（M）干涉仪的等倾圆环和牛顿（N）环为例，对“条纹形状”作一简要讨论，（从中央级次、条纹移动分析它们的相同点与不同点）。3．利用惠更斯作图法求下列方解石晶体中的双折射光（标出光线方向和光矢量方向）。4．拟定部分偏振光和方位角为的椭圆偏振光的鉴别实验。（包括光路、器件方位、实验步骤。）5．试述如图3所示格兰－付科棱镜的结构原理（要求画出并标出o光、e光的传播方向，光矢量方向）特点，用途和使用方法，并说明此棱镜的透光轴方向。6．Agrating,usedinthesecondorder,diffractslightof632.8nmwavelengththroughanangleof30o.Howmanylinespermillimeterdoesthegratinghave?7．Anoilfilm(n=1.47,thickness0.12m)restsonapoolofwater.Iflightstrikesthefilmatanangleof60o,whatisthewavelengthreflectedinthefirstorder?三、计算（共50分）1．（15分）平行的白光（波长范围为390nm－700nm）垂直照射到平行的双缝上，双缝相距1mm，用一个焦距mf1的透镜将双缝的衍射图样聚焦在屏幕上。若在幕上距中央白色条纹3mm处开一个小孔，在该处检查透过小孔的光，问将缺少哪些波长？2．（20分）图4所示一双缝实验，波长为的单色平行光入射到缝宽均为d(d)的双缝上，因而在远处的屏幕上观察到干涉图样。将一块厚度为t，折射率n的薄玻璃片放在缝和屏幕之间。1）论0P点的光强度特性tP0图4θ图3百度文库52）如果将一个缝的宽度增加到2d，而另一个缝的宽度保持不变，0P点的光强发生怎样的变化？（假设薄片不吸收光）。3．（15分）将一块4片插入两个偏振器之间，波片的快轴与两偏振器透光轴的夹角分别为60－和30，求光强为I0的自然光通过这一系统后的强度是多少？一．简答题：（共12分，每题3分）1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距'f、相对孔径'/fD和视场角2。焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：球差、正弦差等。照相物镜则应校正与孔径和视场有关的所有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？答：评价像质的方法主要有瑞利（Reyleigh）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数（OTF）法等5种。瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分）1．求像A'B'（图中C为球面反射镜的曲率中心）2．求像A'B'3．求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4．判断光学系统的成像方向5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场6．判断棱镜的成像方向百度文库6三．填空：（共10分，每题2分）1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为：①__照明系统的拉赫不变量要大于成像系统的拉赫不变量___②__保证两个系统的光瞳衔接和成像关系_________________2．转像系统分___棱镜式___________和___透镜式__________两大类，其作用是：_使物镜所成的倒像转变为正像。3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_____-0.2米________,该学生裸眼所能看清的最远距离为___眼前0.2米__________。4．光通过光学系统时能量的损失主要有：_两透明介质面上的反射损失______,__介质吸收的损失_____________和_____反射面的光能损失__。5．激光束聚焦要求用焦距较__短____的透镜，准直要用焦距较__长______的透镜。zxy物镜题2-4图zxyzxy题2-6图zxyCAB题2-1图A'B'A'F'ABFHH'题2-2图B'H'F'F2题2-3图F1F1'F2'ABA'B'f'入瞳题2-5图FF'视场角2ω出瞳百度文库7四．计算题：（共60分）1．一透镜焦距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。（10分）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。其光路图如下所示：2．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。（20分）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'l1'百度文库8A'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。3．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；（8分）（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；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4分）（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6）如果视度调节为5折光度，目镜应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）解：根据题意，画出物镜的结构图如下：(1)将mmf500'和mmd100代入公式300''''''2111211121htgudtguhhtguhftguhf，得：)(250'1mmf将''21ffd代入牛顿公式'''