测量仪器与检修复习思考题及答案

测量仪器与检修复习思考题

第一章

1、利用下图说明单平面反射镜、两块相互平行的平面反射镜和按一定角度α组成的角反射镜的光学特性。

答：⑴单平面反射镜的特性：当保持入射光线不变的前提下，反射面若转动α角，则反射光线就会转动2α角。

⑵两块相互平行的平面反射镜的特性：①反射光线方向不变，上下移动一断距离。②如果两块平面反射镜同时转动一个角度，反射光线方向仍不变，但平移距离要随平面反射镜转动的方向和大小而改变。

⑶按一定角度α组成的角反射镜的特性：由两块平面反射镜按一定角度组成，入射光线和反射光线之间的夹角等于2α，即光线改变2倍的两平面镜夹角。

2、为什么测量仪器中常采用全反射镜？

答：全反射现象就是光量100%的反射，而平面反射镜光量有6%～10%的损失；其次是全反射不需要镀反射材料。

3、利用下图简述光线通过直角棱镜时的变化特点

答：⑴用斜面B′C′作全反射面

①垂直于A′B′面的光线，经过三棱镜后，将转折900 ②主截面内物体的箭头方向，将由向上变成朝左； ③在棱镜中的光程相等；

④当B′C′面转动一小角α时，出射光线的方向就会改变2α角。 ⑵用两个直角面A′B′及A′C′作全反射面 ①入射光线经两次全反射后，光线方向改变了1800；

②平行于棱AA″的箭头dc，其方向不变，而垂直于棱AA″的箭头ab，则箭头方 向改变了1800；

③在入射光线不变的前提下，若棱镜绕棱AA″转动一个小角度，则反射光线的前进方向始终不变，但要发生平移。

4、利用右图简述光线通过五角棱镜时的变化特点 答：⑴光线的前进方向改变了900； ⑵垂直于棱的物体，将调转900；平行于棱的物体,其箭头方向不变；

⑶在入射光线不变的条件下，若棱镜转动某一小角度，则出射光线仍然垂直于入射光线，是五角镜最重要的一个特性。这一特性用于要求出射光线必须严格垂直于入射光线且装调都比较困难的仪器部位。

5、利用右图简述光线通过屋脊棱镜时的变化特点

答：⑴光线前进的方向改变了900； ⑵平行于棱AB的物体ab要倒转900，垂直于棱AB的物体cd要倒转1800,是屋脊棱镜的重要特点。

6、利用图简述光线通过光楔镜时的特点

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答：当三棱镜的折射角 α很小时 （一般在 00～20右），称为楔镜（光楔）。假如入射光线入射角也很小，即入射光线与法线近似重合时，它的折射角一定很小，折射光线有微小的偏向。二者之间的关系可以用下式表示：

δ?α(n?1)

对一定的光楔，由于α和n均为定值，光线经光楔后产生的偏向角δ是一定的。

7、利用右图简述光线通过平板玻璃时的变化特点

答：⑴出射光线和入射光线方向一致； ⑵出射光线平移一段距离h。当入射角很小时，其平移量可以用近似公式计算：

1h?d?i?(n?)n光线的入射角很小时，光线的平移量h与入射角成正比，这一特性，在光学经纬仪及精密水准仪的测微器中被广泛应用。

8、简述像差及其危害

答：物体经过透镜所成的像与物体的本来面目相比要发生一些变化，这种差异统称为像差。即像差是物体经过透镜后颜色和形状发生的变化。

像差危害：像差大，像质就变坏。测量仪器中的像差重要存在于望远镜系统、度盘成像系统、水准器符合系统三种类型。

9、像差消除的基本方法

答：测量仪器上的成像系统绝大部分是由两块透镜组成；即组合透镜可以减小像差的影响。

10、简述球差产生的原因、危害及消除方法

答：透镜可以看作是由许多块折射棱角各不相同的棱镜组成凸透镜中央部位的折射棱角比边缘部位要小，当不同高度的平行光束射向透镜时，中央部分偏折力较弱，会聚

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点离透镜较远；高度大的会聚点离透镜就较近。这种因球面的曲率引起的会聚点之差，称为球差。

球差的危害是改变了像点的形状及亮度分布，使成像模糊。

利用凹凸透镜像差符号相反的特性，将几块透镜组合起来才能更有效地减小球差。 11、简述色差产生的原因、危害及消除方法

答：由七种不同波长的单色光组成的白光，各单色光对玻璃的折射率不同。当白光通过透镜时，就会有七个不同的焦距。其中红光的波长最长而折射率最小，因而其焦距值f′最长；相反，紫光的焦距值f′最短。

当色差产生时，在像面不同的位置，就会看到不同的彩色光斑。色差带来的危害不仅是成像模糊，且带有彩色。色差是各种像差中最为有害的一种。

凹透镜和凸透镜的色差符号是相反的，所以把这两种透镜结合在一起，就能达到消除色差的目的。

12、何谓光栏？光栏有几种形式？

答：测量仪器中通过设置一些孔、筒、框等部件用以限制光束范围及通过的光能量， 这些孔、筒、框统称为光栏。

根据光栏的作用可分为⑴孔径光栏⑵视场光栏⑶消除杂光光栏。

第二章

13、简述眼睛的特性

答：⑴通过调节瞳孔孔径的大小，控制进入眼睛光学系统的光能量，使得明暗程度不同得物体都能看清楚。

⑵通过水晶体周围的肌肉改变水晶体透镜的焦距，使得远近不同的物体都能看清楚。 14、何谓眼睛的分辨率？

答：眼睛能分辩开两个很靠近的点的能力，称为眼睛的分辩率。通常用角量表示，即能够分辩最近的两点对眼睛所张的视角，称为最小分辩角。

15、简述望远镜的作用

答：物体离人距离很远时，由于眼睛所张的视角过小而不能辨别。可采用两个办法：

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一是人们向物体靠近；其次是使用光学仪器将物体的视角扩大。望远镜能使远方的物体，经过光学系统成像后对人眼所张的视角，大于用肉眼直接观看物体时的视角。使对物点的分辨率提高到几十倍。利用望远镜的这个特性，来提高瞄准或读尺的精度。

16、利用下图叙述望远镜的结构特点及成像原理

答：特点：望远镜光学系统由物镜和目镜组成，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点接近重合，因此，平行光线射入望远镜系统后，仍以平行光射出。望远镜系统的视场光栏设在物镜的像平面处，即物镜和目镜的公共焦点处。

原理：把物镜和目镜放在同一条光轴上，并使物镜的像方焦点F′1和目镜的物方焦点F2重合，构成望远镜成像系统。设AB为两倍焦距以外的远处目标,它先经物镜成一个倒立、缩小的实像ba，ba在F′1以外，离F′1很近的地方；对目镜来说，在目镜的物方焦点F2以内，因此ba经目镜第二次成像后，得到必定是一个放大的、正立的虚像b′a′,对目标说是倒立的。虚像b′a′的位置在离目镜250mm以外至无限远的地方。眼睛放在目镜的后面，就能从视场中看到位于明视距离至无限远的物体的倒像。

17、利用下图叙述内对光望远镜的调焦原理

答：调焦原理是保持物镜和十字丝板位置不变，在物镜和目镜之间加一个调焦透镜（通常为凹镜），只要让该透镜沿光轴前后移动，就可以使距离远近不同的目标均可成像在十字丝板上。当望远镜由近处目标A瞄准远处目标B时，需要将调焦镜向物镜移动，

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