工程光学

工程光学

第二章 理想光学系统

1、一个折射率为1.52的双凸薄透镜，其中一个折射面的曲率半径是另一个折射面的2倍，且其焦距为5cm，则这两个折射面的曲率半径分别是（7.8）cm和（-3.9）cm。

2、一个薄透镜折射率为1.5，光焦度500D。将它浸入某液体，光焦度变成-1.00D，则此液体的折射率为（1.502）。

3、反远距型光组由（一个负透镜和一个正透镜）组成，其特点是（工作距大于组合焦距）。

4、 远摄型光组由一个（正透镜）和一个（负透镜）组成，其主要特点是（焦距大于筒长），因此该组合系统常用在（长焦距镜头）的设计中。

第三章 平面与平面系统

1、反射棱镜在光学系统中的主要作用有（折叠光路）、（转折光路）和转像、倒像等，在光路中可等效为平行平板加（平面反射镜）。 2、某种波长的光入射到顶角为60°的折射棱镜，测得最小偏向角为42°15′，则该种玻璃对于入射波长的折射率为（1.557）。

3、唯一能完善成像的光学元器件是（平面反射镜），利用其旋转特性可制作光学杠杆进行放大测量；利用双光楔也可以实现（微小角度和微小位移）的测量，主要有（双光楔旋转测微）和（双光楔移动测微）两种形式。

4、用于制作光学元件的光学材料包括光学玻璃，（光学晶体）和（光学

塑料）三类。选用光学玻璃时的两个重要参数是（折射率）和（阿贝常数）。

5、一个右手坐标的虚物，经一个直角屋脊棱镜反射后，成（右手）坐标的（虚）像。

第四章 光学系统中的光束限制

1、限制轴上物点成像光束宽度的光阑是（孔径光阑），而（渐晕光阑）在其基础上进一步限制轴外物点的成像光束宽度。 2、为减少测量误差，测量仪器一般采用（物方远心）光路。

3、测量显微镜的孔径光阑放置在（物镜后焦平面上），视场光阑放置在（一次实像面处），如果用1/2″的CCD接收图像并用14″的监视器观察图像，要求系统放大倍率为140倍，则显微镜的放大倍率是（5倍）。

第五章 光线的光路计算及像差理论

1、实际像与（理想像）之间的差异称为像差，包括单色像差和色差两大类。其中，引起单色像差的主要原因是（孔径）和（视场）。 2、在球差、慧差、像散、场曲、畸变、位置色差和倍率色差这七种几何像差中，只与孔径相关的像差有（球差）和（位置色差），只与视场有关的像差是（畸变），与视场和孔径都有关的像差有（3）种。 3、在上述七种几何像差中，不影响成像清晰度的像差有（2）种，使子午像和弧矢像不重合的像差是（像散），其初级量与视场的二次方成比例的像差有（场曲）和（像散）两种，孔径光阑位于单个折射球面球心时不可能产生的像差有（4）种，对于折射率相同，结构参数相

同二阿贝尔系数不同的单薄透镜，在同样的物距、相同相对孔径下，阿贝尔数小的位置色差（大）。

4、单正透镜产生（负）球差，单负透镜产生（正）球差，因此他们组合可以矫正球差。单折射面成像时，有三对不产生像差的共轭点，称为（不晕点或齐明点）。

5、单个折射球面的三对齐明点的共轭为哈子分别为（L=L’=0）、L=L’=r、和（L=(n+n’)r/n,L=(n+n’)r/n’)。

6、球面反射镜有（2）个无球差的共轭点，其共轭点位置为（L=L’=0和L=L’=r），对应的垂轴放大率为（1和-1）。

7、轴外点单色光以细光束成像时产生的像差有（像散）、（场曲）和（畸变）。

8、物空间一个平面，与像空间一个曲面共轭，则该成像系统存在（场曲）像差；物平面上一个正方形，在像平面上成像为桶形，则成像系统存在（负畸变）；这两种像差改变了成像的（位置），但对成像的清晰度无影响。

9、（对称式）光学系统，当β=-1时，所有垂轴像差自动校正，此时轴向像差为（半部像差的2倍）。

10、 如 果 一个光学系统的初级子午彗星等于焦宽λ/(n’u’),则ΣS2应等于（-2λ/3）;如果一个光学系统的初级球差等于焦深λ2/(n’u’),则ΣS1等于（-2λ）。

11、初级位置色差仅决定于（透镜的光焦度）和（制造透镜的光学材料），对相同的光焦度而言，阿贝常数越大，色差越（小）。

12、望远镜是一种（大孔径）、（小视场）的光学系统，因此要校正的像差是（球差）、（正弦差）和（位置色差），这些像差是与（孔径）有关的。

13、照相系统属于（大孔径）、（大视场）的光学系统，因此要校正的像差是（全部七种像差）。

第六章 典型光学系统及其像质评价

1、若某先生佩戴200度的近视眼镜时正合适，则该眼镜的焦距为（500）mm，该先生的远点距为（眼后0.5）m。

2、人眼的物方焦距要比像方焦距（短）；若某人的远点距为眼后1m，则需要佩戴（100）度的老花镜，其焦距是（1000）mm。 3、使用放大镜观察物体时，孔径光阑是（人眼瞳孔），视场光阑是（放大镜框）。

4、望远系统的光学结构特点是（光学间隔等于0）和（物镜焦距大于目镜焦距）。使用伽利略望远镜观察物体时，孔径光阑是（人眼瞳孔），视场光阑是（物镜外框）。由于该系统的入窗和物面不重合，所以观察大视场时一般存在（渐晕）现象。

5、采用叉丝对直线的方法对准时，入眼的对准精度为15″，通过放大倍率10倍的望远镜以同样的方法瞄准时对准精度为（1.5″）。 6、生物显微镜常用的透射照明方式有（临界照明）和柯勒照明两种。柯勒照明系统主要由（光源）、（柯勒镜）、（聚光镜）和两个光阑组成，它与显微镜系统的光瞳衔接关系为（照明系统的出瞳与显微镜系统的入窗重合、照明系统的出窗与显微镜系统的入瞳重合）。

7、显微镜常用的物镜倍率是4×、10×、（40×）和100×，常用的目镜倍率是5×、10×和（15×）。因此通常情况下，显微镜最大的放大倍率为（1500×）。为了兼顾显微镜分辨本领，与放大倍率的关系，其数值孔径和视觉放大倍率应满足关系式为（500NA≤

? ≤1000NA）。

8、有一浸液物镜，物方为n=1.4的液体，像方为空气。测得像方焦距为100mm，测其物方焦距为（-140）；若物镜数值孔径为0.7，则物方孔径角为（30）度。

9、一个8×开普勒望远镜后加一个倒置的100×显微镜，整个系统的焦距是（0.3125）mm。

10、摄影物镜的三个重要参数是（焦距f’）、（视场角2 ω ）和（相对孔径D/f’）。其中（相对孔径D/f’）影响像面的照度和分辨率。对摄影系统而言，焦距越长，景深越（小）；入瞳直径越大，景深也越（小）；拍摄距离越远，景深越（大）。

11、已有一个焦距为150mm的物镜，若想制作一个6×的望远镜，应选择焦距为（25mm）的目镜，分别采用开普勒和伽利略望远镜结构，对应得到系统的机械筒长为（175mm）和（125mm）。

12、在变焦距光学系统中，对像面移动进行补偿的方法主要有机械补偿法和（光学补偿法）两种。机械补偿法中，焦距的变化是通过（一个或者多个子系统的轴向移动、改变光组间隔）来实现的，其变倍比为（f’max/f’min）。

13、有一个变焦投影物镜将投影图片成像于投影屏幕上，如要是放大倍

率再大些，焦距应变得更（小）一些，此时如果相对孔径不变，像面照度会变得更（暗）。

14、评价小像差光学系统的成像质量可以选用（瑞利判断）、（中心点亮度）和光学传递函数方法；评价大像差光学系统的成像质量可以选用（分辨率）、（点阵图）和光学传递函数方法。其中最客观全面的方法是（光学传递函数法）。

几何光学期末考试仿真试卷一

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）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，则该近视镜的焦距是（-0.2m），该学生裸眼所能看清的最远距离为（眼前0.2m）。

4、在军用望远镜总通常会加入普罗I型转像棱镜，它在系统中所起的作用是（倒像）、（折叠光路）和（补偿光程）。

5、用于制作光学零件的光学材料包括光学玻璃、（光学晶体）和（光学塑料）三类。选用光学玻璃时的两个重要参数是（折射率）和（阿贝数）。

几何光学期末考试仿真试卷二

1、完善成像条件可以等价表述为：1）（入射波面为球面波时，出射波面也为球面波）；2）（入射光为同心光束时，出射光也为同心光

束）。

2、唯一能成完善像的光学元件是（平面反射镜）。一个右手坐标系的虚物，经过一个屋脊棱镜的屋脊反射后，成（右手）坐标系的（虚）像。

3、限制轴上物点成像光束宽度的光栅是（孔径光阑），而（渐晕光阑）在其基础上进一步限制轴外物点的成像光束宽度。

4、近视眼将位于无限远的物点成像在（视网膜之前），其远点在（眼前有限距离处）。若一折光度为-2D的近视眼，其调节能力为2D，当佩戴了一副100度的近视镜时，能看清的范围是（-1m~-0.33m）。 5、望远物镜是一种（大孔径）、（小视场）的光学系统，因此要校正的像差是（球差）、（正弦差）和（位置色差），这些像差是与（孔径）有关的。

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