工程光学试题

工程光学期末考试试卷

一．判断题：（共10分，每题2分）

1 光线是沿直线传播的（×）

2 理想光学系统的物方主平面与像方主平面共轭 （√）

3入射光线不变，平面反射镜旋转φ角，则反射光线也旋转φ角（×）

4具有相同的物镜焦距和视角放大率的伽利略与开普勒望远镜，开普勒望远镜筒长要长（√）

5显微系统用于测长等目的时，为消除测量误差，孔径光阑应放在物镜的像方焦平面上，称为“像方远心光路” （×）

二.填空题（共20分，每空2分）

1.光以60度的入射角射到一玻璃板上，一部分光反射，一部分光折射观察到反射光和折射光互成90度角，则此玻璃的折射率为_________________。

2.转像系统分____________________和___________________两大类。

3.两个凸透镜的焦距分别为20mm,60mm，相距70mm，则两透镜的组合焦距为_________________。 4.设物A满足左手系，经光学系统28次反射后成像B，则像B满足_________________系。 5.一学生带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_________________。 6.物方远心光路的孔径光阑位于_________________。

7.一开普勒望远镜的物镜焦距为100mm，目镜焦距为20mm，则此望远镜的筒长是_________________。 8.人眼观察远处物体时，刚好能被眼睛分辨的两点对瞳孔中心的张角称人眼的最小分辨角，若瞳孔直径为D。光在空气中的波长为λ，n为人眼玻璃体的折射率，则人眼的最小分辨角为_______________

三．图解法求像或判断成像方向：（共25分，每题5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. 判断棱镜的成像方向

A C B B A F' H H' F 题2-1图 题2-2图

A F1' B F2 F1 F2'

y 题2-3图

x z

题2-4图

物镜 y x z 题2-5图

四.简答题（共10分，每题5分）

1为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路，为什么？ 2什么是孔径光阑，入瞳和出瞳，三者是什么关系？

五．计算题：（共35分）

x1．一透镜焦距f'?30mm，如在其前边放置一个???6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。（15分）

2．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。（20分）

河北大学工程光学期末考试试卷

参考答案

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．判断棱镜的成像方向

题2-1图 B A' A C B' B A A' F' B' H H' F 题2-2图

题2-3图

B F1' F2 F1 F2' f ' A' A H' F' B'

y

x z 物镜 x z 题2-4图

y y x z y z x 题2-5图

填空：（共20分，每空2分）

三．

1.1.732 2. 棱镜式 透镜式 3.120mm 4.左手 5.-0.2m 眼前0.2m 6.物镜的像方焦点处 7.120mm 8.1.22λ/nD

四.简答

1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，轴外物点参与成像的主光线是重合的，这样虽然调焦不准，也不会产生测量误差。

2限制进入光学系统成像光束口径的光孔是孔径光阑。孔径光阑通过它前面光组在物空间所成的像成为入瞳，孔径光阑通过它后面光组在像空间所成的像称为出瞳。三者具有共轭关系：入瞳，出瞳关于整个光学系统共轭，孔径光阑和入瞳关于孔径光阑前面光组共轭，孔径光阑和出瞳关于孔径光阑后面光组共轭。

五． 计算题：（共35分）

x1．一透镜焦距f'?30mm，如在其前边放置一个???6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。（15分）

? ???fo'h?f'??1???6fe'h2f3', 求得：f'??180 (mm)

解：

lH'?f3'?(?f')?30?180?210 (mm)

lF'?30 (mm)

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：

物镜 h1 F1'(F2) 目镜 fo' -fe F3'(F') -h2 f3'=30 lH' -f' H'

2．已知，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。（20分） 解：

A B B' d l2 l1' A' -l=50 -l3 -l2'=-l3'

设：透镜的折射率为n

n'nn'?n??rl??50mm1l'lr 得 物点A经折射成像在A'处，将已知条件代入公式

n1n?1??l1'?5020

----①

112??l?l'?d?l'r2112 A'经反射后，成像于B'点。故将，代入反射面公式l'lr，

111???l2'l1'10得：

----②

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?l3?(d?5)?5，代入折射公式，得：

11n?1??l2'520

----③

由①②③式解得： n?1.6 答：透镜的折射率为1.6。

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