工程光学郁道银第七章答案

工程光学,郁道银,第七章 习题及答案

第七章 习题及答案

1．一个人近视程度是-2D（屈光度），调节范围是 8D，求：（1） 其远点距离；

（2）

其近点距离；

配带 100 度的近视镜，求该镜的焦距；

戴上该近视镜后，求看清的远点距离；

戴上该近视镜后，求看清的近点距离。 （3） （4） （5）

解：这点距离的倒数表示近视程度

2．一放大镜焦距

，通光孔径，眼睛距放大镜为 50mm，像 距离眼睛在明视距离 250mm，渐晕系数 K=50%，试求：（1）视觉放大率；（2） 线视场；（3）物体的位置。

解：

工程光学,郁道银,第七章 习题及答案

3．一显微物镜的垂轴放大倍率

物镜框是孔径光阑，目镜焦距

（1） 求显微镜的视觉放大率；

（2） 求出射光瞳直径； ，数值孔径 NA=0.1，共轭距 L=180mm， 。

（3） 求出射光瞳距离（镜目距）；

（4）

斜入射照明时，

（5） 求物镜通光孔径；

，求显微镜分辨率；

（6） 设物高 2y=6mm，渐晕系数 K=50%，求目镜的通光孔径。

解：

工程光学,郁道银,第七章 习题及答案

4．欲分辨 0.000725mm 的微小物体，使用波长

问：

，斜入射照明，

（1） 显微镜的视觉放大率最小应多大？

工程光学,郁道银,第七章 习题及答案

（2）

工程光学习题解答

第七章 典型光学系统

1．一个人近视程度是?2D（屈光度），调节范围是8D，求： （1）远点距离； （2）其近点距离；

（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距； （4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离； （5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。 解： ① R?1??2 (1/m) lr ∴ lr??0.5m

②

A?R?P A?8D R??2D

∴

P?R?A??2?8??10D

lp?③D?11????0.1m P101 ∴f???1m ?f④R??R?D??1D

???1m lR⑤A?R??P? A?8D R???1D

P??R??A??9D

??? lP1??0.11m 92．一放大镜焦距f??25mm，通光孔径D?18mm，眼睛距放大镜为50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数为k?50%，试求（1） 视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。 eye ● ?l?P? D 工程光学习题解答

已知：放大

工程光学

第七章 光学仪器的主要性能指标和质量检验方法

本章讨论照相物镜、显微镜和望远镜的主要光学性能及其检验方法，并介绍几种常用光学测量设备。

§7.1照相物镜

照相物镜的主要光学参数有焦距、相对孔径、视场角、渐晕(像面照度均匀性)、分辨率、光学传递函数、透过率、杂光系数，可根据实际使用情况选择其中若干检验项目。

1．焦距

前面已经学过，位于光轴上无穷远处的物通过照相物镜成像，像所在的位置为像方焦点；像点位于光轴上无穷远时所对应物点的位置为物方焦点。照相物镜的物方主平面与物方焦点之间的距离为物方焦距，像方主平面与像方焦点之间的距离为像方焦距。

测量照相物镜焦距的方法主要有放大率法和精密测角法。在大批量生产中有时还会用顶焦距测量代替焦距测量。

a.放大率法

用放大率法测量照相物镜焦距的原理如图7-1所示，玻罗(Porro)板位于平行光管物镜的物方焦平面上，平行光管物镜将玻罗板上的两条平行刻线成像到无穷远处。

图7-1 放大率法测量照相物镜焦距的原理图

若玻罗板上双刻线(刻线与图面垂直)之间的距离为2y，双刻线与光轴上下对称，平行光管物镜的物方焦距为f’c则刻线的主光线与光轴的夹角为

ω=tan 1y f'c

设被测镜头的焦距为f ’，刻线经过被测镜头成像后的

第一章习题

1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解：

则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。

2、一物体经针孔相机在 屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm

即屏到针孔的初始距离为300mm。

3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻

第一章习题

1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解：

则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。

2、一物体经针孔相机在 屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm

即屏到针孔的初始距离为300mm。

3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻

工程光学第一章习题

1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解：

则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 m/s。 2、一物体经针孔相机在 屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。

解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，

令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：

所以x=300mm

即屏到针孔的初始距离为300mm。

3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。若在玻璃板上

第一章小结（几何光学基本定律与成像概念） 1 、光线、波面、光束概念。

光线：在几何光学中，我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。

波面：发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称波面。

光束：与波面对应所有光线的集合称为光束。

2 、几何光学的基本定律（内容、表达式、现象解释）

1 ）光的直线传播定律：在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线传播的。 2 ）光的独立传播定律：不同光源发出的光在空间某点相遇时，彼此互不影响，各光束独立传播。

3 ）反射定律和折射定律（全反射及其应用）：

反射定律：1、位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、反射光线和入射光线位于法线的两侧，且反射角和入射角绝对值相等，符号相反，即I’’=-I。

全反射：当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射，2、入射角大于临界角时，入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中，而没有折射光产生。sinIm=n’/n，其中Im为临界角。

应用：1、用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。（镀膜平面反射镜只能反射90%左右的入射光能）2、光纤

折射定律：1、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内；2、折射角

第八章 几何光学

一、填空题 1、单球面折射成像公式的适用条件单色光、近轴光线，一切凸、凹球面成像。 2、由于球面折射使远轴光线和近轴光线不汇聚在同一点而产生的像差称为球面像差。

3、眼睛的分辨本领用_视力_表示。它被定义为眼睛分辨的最小视角?的倒数。 4、单凸球面的曲率半径为50cm，其两

侧的折射率分别为n1=1.0,n2=1.5，则单球面两焦距为f1=_100cm__、f2=150cm，此单球面的焦度为_1D__。 5、折射率为1.5的平凸透镜在空气中的焦距为50cm，则该凸透镜凸面的曲率半径为25cm 。

6、折射率为1.5的薄透镜，在空气中的

焦距为f，则它在水中的焦距为4f。 7、共轴球面系统的三对基点是两焦点_、两主点_、两节点___。 8、薄透镜成像公式的高斯形式只适用于

薄透镜两侧介质均是空气的情况。 9、纤镜具有导光和导像的作用。

10、薄透镜的焦距与折射本领_有关，焦

距越短，它的汇聚或发散本领会越强。 11、把焦距为20cm的凸透镜和焦距为

40cm的凹透镜贴合在一起，组合透镜的焦度为2.5D。

12、一近视眼患者的远点为2m，则他看远处物体时应配戴-50度的眼镜。 13、检查视力时，受检者站在5m处看清

最上一行“E”字的视力为

工程光学习题解答

第七章 典型光学系统

1．一个人近视程度是?2D（屈光度），调节范围是8D，求： （1）远点距离； （2）其近点距离；

（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距； （4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离； （5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。 解： ① R?1??2 (1/m) lr ∴ lr??0.5m

②

A?R?P A?8D R??2D P?R?A??2?8??10D

11????0.1m P10 ∴

lp?③D?1 ∴f???1m ?f④R??R?D??1D

???1m lR⑤A?R??P? A?8D R???1D

P??R??A??9D

??? lP1??0.11m 92．一放大镜焦距f??25mm，通光孔径D?18mm，眼睛距放大镜为50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数为k?50%，试求（1） 视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。 eye ● ?l?P? D 工程光学习题解答

已知：放大

工程光学习题解答

第七章 典型光学系统

1．一个人近视程度是?2D（屈光度），调节范围是8D，求： （1）远点距离； （2）其近点距离；

（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距； （4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离； （5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。 解： ① R?1??2 (1/m) lr ∴ lr??0.5m

②

A?R?P A?8D R??2D P?R?A??2?8??10D

11????0.1m P10 ∴

lp?③D?1 ∴f???1m ?f④R??R?D??1D

???1m lR⑤A?R??P? A?8D R???1D

P??R??A??9D

??? lP1??0.11m 92．一放大镜焦距f??25mm，通光孔径D?18mm，眼睛距放大镜为50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数为k?50%，试求（1） 视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。 eye ● ?l?P? D 工程光学习题解答

已知：放大