应用光学试卷含答案

试 题 答 案

2006 ——2007 学年第 1 学期

课程名称：___应用光学______ 使用班级： 电科、光信息2004级 命题系别：__ 光电技术系__ _ 命题人： _____陈锋____________

一、简答题（每题5分，共30分）

1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？

答：光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。 2、如何确定光学系统的视场光阑？

答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。这些像中，孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。 3、共轴光学系统的像差和色差主要有哪些？

答：像差主要有：球差、慧差（子午慧差、弧矢慧差）、像散、场曲、畸变； 色差主要有：轴向色差（位置色差）、倍率色差。 4、对目视光学仪器的共同要求是什么？ 答：视放大率|G|应大于1；

通过仪器后出射光束应为平行光束，即成像在无限远，使人眼相当观察无限远物体，处于自然放松无调节状态。 5、什么叫理想光学系统？

答：在物像空间均为均匀透明介质的条件下，物像空间符合“点对应点、直线对应直线、平面对应平面”的光学系统称为理想光学系统。

6、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。

答：假定光学系统成像完全符合理想，没有像差时，光学系统能分辨的最小间隔。 望远镜的分辨率表达式：a=1.22l/D。

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试 题 答 案

二、作图题（共30分） 1、求实物AB的像（7分）

B’ A’ F B A H H’ F’ 2、 求虚物AB的像（7分）

B F H B’ H’ A’ A F’ 3、 求棱镜反射后像的坐标系方向（8分）

z x y z’ x’ y’

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试 题 答 案

4、 画出虚线框内应放置何种棱镜（8分）

y z x x’ y’ 三、计算题（每题10分，共40分）

1、光束投射到一水槽中，光束的一部分在顶面反射而另一部分在底面反射，如图所示。试证明两束（P1、P2）返回到入射介质的光线是平行的。 证明：由图可知r3=i2=i2=r1 由折射定律可得：

'z’

（2分）

n n’ i1 i1’ P1 r1 i2 i2’ i3 P2 nsini1=n'sinr1

（2分） （2分）

r3 nsini3=n'sinr3

所以 i1=i3

（1分） （1分） （1分） （1分）

'又由反射定律可得：i1=i1

'故 i3=i1

所以P1平行于P2。

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试 题 答 案

2、已知一个5倍的伽利略望远镜，其物镜又可作放大镜，其视角放大率亦为5倍。试求物镜、目镜的焦距及望远镜筒长。 解：物镜做放大镜时

b=250=5 'f物

（2分）

（1分） （3分） （2分） （2分）

'可得：f物?50mm

'f物又望远镜的放大率为：G=-=5 'f目'所以 f目=-10

''望远镜筒长 L=f1+f2=50+(-10)=40mm

3、光源位于f'=30mm的透镜前40mm处，问屏放在何处能找到光源像？垂轴放大率等于多少？若光源及屏位置保持不变，问透镜移到什么位置时，能在屏上重新获得光源像，此时放大率等于多少？

解：?=-40mm,f'=30mm， 由高斯公式

111-=得 ''??f

（2分）

?'=120mm即光源像在透镜后120mm处。

?'=120/(-40)=-3 又 b=?由题列出以下方程

（2分）

?'-?=120+40=160

111-==1/30 ?'?f'解得 （2分）

'?1=-40mm,?1=120mm?2=-120mm,?=40mm'2 （2分）

?'b==40/(-120)=-1/3

?

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（2分）

试 题 答 案

4、由两个焦距相等的薄透镜组成一个光学系统，两者之间的间距也等于透镜焦距，即

f1'=f2'=d。用此系统对前方60mm处的物体成像，已知垂轴放大率为-5，求薄透镜的

焦距及物像平面之间的共轭距。 解：物体先经过第一个透镜成像

111l'-=d 1-60解得 l'60d1=60-d

60d'b=l1=60-d-d1l=

1-6060-d第一透镜的像再经过第二透镜成像

'60dd2由过渡公式可得：l2=l1-d=60-d-d=60-d

由高斯公式有：111l'-=d 2d260-d'bl260-d解得：2=l=260

（2分）

bl'260-d2=l= 260因为b=b-d60-d1b2=60-d?60-5

解得：d=300mm

透镜焦距f''1=f2=d=300mm

d2l'2=60=300′30060=1500mm

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2分）

1分）

1分）

1分） 1分）

1分）

（（（

（（（ 试 题 答 案

'则物像共轭距为：L=l1+d=l2=60+300+1500=1860mm

（1分）

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