工程光学复习题-几何光学部分I

1简答

（1）何为完善成像？轴上物点在近轴区内以细光束成的完善像称为什么？

（2）什么是孔径光阑、入瞳和出瞳？三者是什么关系？画图表示生物显微镜的孔径光阑、入瞳和出瞳，并标出系统的物方孔径角和像方孔径角。

（3） 什么是像差？共有哪几种像差？只与孔径相关的像差是什么？只与视场相关的像差是什么？

2．已知一台显微镜的物镜和目镜相距200mm，物镜焦距为7.0mm，目镜焦距为5.0mm，若物镜和目镜都可看成是薄透镜，试计算：（1）如果物镜把被观察物体成像于目镜前焦点附近，那么被观察物体到物镜的距离是多少？物镜的垂轴放大率β是多少？（2）显微镜的视觉放大率是多少？

提示：（1）根据高斯公式

（2）视觉放大率为物镜的垂轴放大率于目镜的视觉放大率之积

3 一平行细光束入射到一半径r =30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，①求其会

聚点的位置和虚实；②若将一个半径相同但表面镀有反射膜的玻璃球紧挨放置时（如图1），则反射光束经玻璃折射后，会聚点又在何处？虚实如何？

图1

提示

)

4已知组合物镜由两片薄透镜组成，其焦距为500mm，相对孔径为1/10。它对无

穷远物体成像时，第一片薄透镜到像平面的距离为400mm，第二片薄透镜到像平面的距离为300mm。

（1）求组合物镜的结构参数。

（2）若用该组合物镜和另一目镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为2mm，求望远镜的视觉放大率。

（3）求目镜的焦距和放大率。

（4）如果物镜组中第一片薄透镜为孔径光阑，求出瞳距。

5如图所示，有一半径为r的折射球面，球心位于C处，物、像方折射率分别为n和n′，物点位于A处，经球面折射后成像于A′处。

（1）请根据符号规则标出物距、物方孔径角、入射角、折射角、像距、像方

孔径角以及半径r；

（2）假设物距和物方孔径角已知，请推导计算像距和像方孔径角的实际光路

计算公式。（必须有推导过程，只写出公式不得分）

6 两个薄透镜L1和L2的孔径均为 4cm，L1的焦距为 8㎝，L2的焦距为 3 ㎝，L2在L1之

后 5 ㎝，对于平行于光轴入射的光线，求系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳。

（解题思路）同一光学系统对于不同的轴上物点，可以有不同的孔径光阑，本题中入射

光是平行光，对应的物点应在无穷远。

7 每一章对应留作作业的习题指导例题

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