王文生——应用光学习题集答案

习 题 第一章

1、游泳者在水中向上仰望，能否感觉整个水面都是明亮的？(不能，只能感觉到一个明亮的圆，圆的大小与游泳都所在的水深有关，设水深H，则明亮圆半径R?HtgIc）

2、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射现象？

答：是。

3、一束在空气中波长为??589.3nm的钠黄光从空气射入水中时，它的波长将变为多少？在水中观察这束光时其颜色会改变吗？

?答：n?，?'?442nm不变

?'4、一高度为1.7m的人立于路灯边（设灯为点光源）1.5m远处，路灯高度为5m，求人的影子长度。

答：设影子长x，有：

x1.7?∴x=0.773m x?1.555、为什么金钢石比磨成相同形状的玻璃仿制品显得更加光彩夺目？

答：由于金钢石折射率大，所以其临界角小，入射到其中的光线大部分都能产生全反射。

6、为什么日出或日落时太阳看起来稍微有些发扁？（300例P1）

答：日出或日落时，太阳位于地平线附近，来自太阳顶部、中部和底部的光线射向地球大气层的入射角依次增大（如图）。同时，大气层密度不均匀，折射率水接近地面而逐渐增大。

当光线穿过大气层射向地面时，由于n逐渐增大，使其折射角逐渐减小，光线的传播路径就发生了弯曲。我们沿着光线去看，看到的发光点位置会比其实际位置高。另一方面，折射光线的弯曲程度还与入射角有关。入射角越大的光线，弯曲越厉害，视觉位置就被抬得越高，因为从太阳上部到下部发出的光线，入射角依次增大，下部的视觉位置就依次比上部抬高的更多。

第二章

1、如图2－65所示，请采用作图法求解物体AB的像，设物像位于同一种介质空间。

BA F H H＇ F＇ BA FH F F＇ H＇ B F A H H＇ F＇ 图2－65

2、如图2－66所示，MM'为一薄透镜的光轴，B为物点，B'为像点，试采用作图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。

B● ●BM ●B'MM′ ' ● BM′

(a) (b)

图2－66

3、如图2－67所示，已知物、像的大小及位置，试利用图解法求解出焦点的位置，设物、像位于同一种介质空间。

BA'AB'

图2－67

4、已知一对共轭点B,B'的位置和系统像方焦点F'的位置，如图2－68所示，假定物像空间介质的折射率相同，试用作图法求出该系统的物、像方主平面的位置及其物方焦点位置。

图2－68

5、一薄透镜焦距f'??f?200mm，一物体位于透镜前300mm处，求像的位置和垂轴放大率。

111??l'lf'l'?60mm0l'解：?? ???2?

ll??300mm,f'?200mm6、一架幻灯机的投影镜头f'??f?75mm，当屏幕由8m移到10m时，镜头需移动多大距离？方向如何？ 解：根据高斯公式

111??，可求出l'?8m时l??75.71mm；l'?10m时l'lf'l??75.57mm

所以当屏幕由8m移到10m时，镜头需向左移0.14mm

????10500mm7、有一光学系统物像面之间的共轭距为，放大率，两焦点

之间的距离为96mm，求系统的焦距。

解：已知：l'?l?d?500mm；???10?；2f'?d?96mm

111??l??44mml'lf'根据公式

f'?40mml'??l8、一物体被一正透镜在屏上成一高为50mm的像，保持物体和光屏的位置不变而移动透镜1.5m时，又在屏上形成一高为200mm的像，求物的高度及透镜的焦距。

解：根据光路可逆性，可知透镜未移动时的物距l1与透镜移动后的像距l'2大小相等；而l'1??l2，根据高斯公式中垂轴放大倍率可知?1?1?2

已知：y'1??50mm；y'2??200mm；l1?l2?l1?l'1?1.5m

111?11???l'lf'y?100mm?24根据公式

l'y'f'?1000mm1????1??ly2

9、一个正薄透镜对一物体成实像，像高为物高的一半，若将物体向透镜移近100mm，则所得的实像与物大小相同，求透镜的焦距。

解：设移动前物距为l1，像距为l'1；移动后物距为l2，像距为l'2。根据题意有：

?1???l'1y'11???l1y12l'2y'2???1 f'?100mm l2y2l2?l1?100mm111??l'lf'

10、一个双凸透镜的两个半径分别为r1,r2，折射率为n，问当厚度d取何值时该透镜相当于望远系统？

2?n?1?解：望远系统是无焦系统即??0；根据公式???n?1???1??2??d?1?2可

n知d?n(r1?r2)/(n?1)

11、一透镜位于空气之中，两个折射面的曲率半径分别为

r1?30mm,r2??50mm，折射率n?1.5，透镜厚度d?20mm，求透镜的焦距和光焦度。

?n?1?d??可求出1???11 1解：根据公式????n?1???1??2??12f'450f'n2所以f'?40.9mm；??24.4D

12、一折射率n?1.5，半径为20mm的玻璃球放置在空气中，求玻璃球的焦距大小及基点位置。

解：套用公式：

1(n?1)2d?1?2 ???(n?1)(?1??2)?f'nn?1?l??f'(1?d?2)?Fn?n?1?l'F?f'(1?d?1)n? ??dr1?lH?n(r2?r1)?(n?1)d??dr2?l'??Hn(r?r)?(n?1)d21?焦距30mm，l'F??lF?10mm,l'H??lH??20mm

13、一束平行光垂直入射到平凸透镜上，会聚于透镜后480mm处，如在此

透镜凸面上镀银，则平行光会聚于透镜前80mm处，透镜的中心厚度为15mm，求透镜的折射率及凸面的曲率半径。

解：1）凸面镀银前，根据题意有：

r1n1?n?? 480?

1?nl'1?r2）凸面镀银后，根据题意有：

1n? l3??80n ?80l3n?1.59375l3?d?l'2 r??30?160n r??285mm

112 ??l'2?r14、惠更斯目镜是由焦距分别为f'1?3a,f'2?a的正薄透镜组成，两透镜之间的距离为d?2a，求系统像方焦点的位置与主点的位置。(l'F?0.5a;l'H??a)

???1??2?d?1?2解：l'F?f'(1?d)f'1

l'H??f'df'115、将焦距f'??100mm的平凹薄透镜（n?1.57）水平放置，凹面向上并注满水，试求此系统的光焦度。???4.21D

解：视为空气中的两个密接透镜。对于玻璃透镜有：

1?1.571.57?11?? r?f'得：r?0.57f'?0.57*10?5.7(cm)

?1?n1???10D f'(?0.1)对于水有： 1?1.331.33?1???2 ?r?2?5.79

∴???1??2?(?10)?5.79??4.21D

16、组成厚透镜的两个球面的曲率半径分别为r1?40mm,r2??60mm，透镜的厚度d?20mm，折射率n?1.5，一物点放在曲率半径为r1的折射球面前80mm位置处，求像的位置。

解：根据单各折射面高斯公式，及过度公式可求得：像在第二个面后120mm 17、已知一系统由三个薄透镜构成，f'1?60mm,f'2??45mm,f'3?70mm，

d1?15mm,d2?20mm，计算此组合系统的焦距大小、像方焦点及主点的位置。(l'F?70,f'?28070,l'H??) 3328070mm,l'H??mm 33解：由图可求l'F?70mm,f'?H’l'Hf' l'F 18、一个玻璃球半径为R，折射率为n，若以平行光入射，当玻璃的折射率

为何值时，会聚点恰好落在球的后表面上。

解：

n'nn'?n???l'lr??根据单个折射面高斯公式：l?????n'?2

?l'?2r??19、一理想光学系统位于空气中，其光焦度为??50D，当物距x??180mm，物高y?60mm时，1）试分别用牛顿公式和高斯公式求像的位置和大小；2）求系统的垂轴放大率和角放大率。 解：套用公式x'?202002011,l'?y'?,???? 9939?20、晴天时利用一块凹面镜就能点火，利用凸面镜能点火吗？为什么？

答：不能。因为凸面镜对光线起发散作用。

21、在一个直径为30cm的球形玻璃鱼缸中盛满水，鱼缸中心有一条小鱼，若鱼缸薄壁的影响可以忽略不计，求鱼缸外面的观察者所看到的鱼的位置及垂轴放大倍率。（ 像仍在中心处，1.33倍）

解：利用单个折射面高斯公式可算出像仍在中心处，垂轴放大倍率为1.33倍

22、汽车后视镜和马路拐弯处的反光镜为什么做成凸面而不做成平面？ 答：

（a）平面反射镜的视场（b）凸面反射镜的视场

由图可知凸面镜对光线起发散作用，可用来扩展观察范围，因此使用凸面镜做汽车后视镜和马路拐弯处的反光镜。

23、某人把折射率n?1.5，半径为10cm的玻璃球放在书上看字，试问1）看到的字在何处？垂轴放大倍率是多少？2）若将玻璃切成两半，取其中的一个半球并令其平面向上，而让球面和书面相接触，这时看到的字又在何处？垂轴放大

20倍率又是多少？（（1）像距第二面-40cm垂轴放大倍率3；（2）像距第二面?cm

3垂轴放大倍率1）

答：1） 对于第一面其象任在顶点，垂轴放大倍率为1，对于第二面：

11.51?1.5???l'??40cml'?20?10nl'1.5?(?40)?2???3

n'l?20???1?2?22） 同样对于第一面其象任在顶点，垂轴放大倍率为1，对于第二面：

11.51?1.5?20???l'?cml'?10?3nl'1.5?(?20) ?2???1n'l?10?32???1?2?324、要把球面反射镜前10cm处的灯丝成像于3m处的墙上，反射镜的曲率半径应该是多少？该反射镜是凸面镜还是凹面镜？垂轴放大倍率是多少？（凹面，

r??6000/31，???30?）

25、如图2－64所示，请按照符号规则标示出下图中各参量的符号，并判断各图中折射率n,n'的相对大小及物像的虚实。

n n' n n' A C A' C A' A n n' n n' A A' C A' C A

图2－69

26、一束平行细光束入射到一半径为r?30mm折射率为n?1.5的玻璃球上，求1）出射光会聚点的位置；2）如果在凸面镀上反射膜，其会聚点应在何处？3）如果仅在凹面上镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在哪里？（1）会聚点位于第二面后15mm处，实像；2）

像位于第一面的右侧，15mm处，虚像；3）会聚点位于第二面前10mm处，实像；反射光束经前表面折射后像位于第一面的右侧75mm处，虚像 ） 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决，

设凸面为第一面，凹面为第二面。

（1） 首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式：

会聚点位于第二面后15mm处，实像。 （2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜

像位于第一面的右侧，只是延长线的交点，因此是虚像。 还可以用β正负判断：

（3）光线经过第一面折射： 第二面镀膜，则：

, 虚像

得到：

（4） 在经过第一面折射

物像相反为虚像。

27、人眼直接观察太阳时太阳对人眼的张角为30'，请计算太阳经过焦距为

400mm的凹面镜所成像的大小。2y'?3.49

y'400y??y'?400yll

ytg15'??y?ltg15'?y'?400tg15'?1.745?2y'?3.49l28、一长为1m的平面镜挂在墙上，镜的上边离地面2m，一人立于镜前1.5m处，眼睛离地2.5m，求此人在镜内所看到的离墙最近点的位置和最远点的位置。（最近点1m最远点6m）

解，最近点与镜下边缘连线的光刚能够进入人眼，

2.5?1tg???1?tg??1/x?x?1m

1.5最远点与镜上边缘连线的光刚能够进入人眼，

2.5?2tg???1/3?tg??2/x?x?6m

1.5

第三章

1、为什么日常生活中人们对镜自照时一般不易感觉到镜中所成的镜像和自己的实际形象不同？

答：因为人体左右基本上是对称的。

2、某人身高180cm，一平面镜放在他身前120cm处，为了看到他自已的全身像，镜子最小应是多少？（90） 解：

由图可知，为了看到他自已的全身像，镜子最小应是人身高的一半，即90cm 3、如图3－35所示，物镜后有三块平行平板，其厚度分别为9mm,6mm,12mm，折射率均为n?1.5，物镜与第一块平行平板之间的距离为10mm，第一块与第二块平行平板之间的距离也为10mm，物镜的像距l'?64mm，物体经过系统最后所成的像面刚好与最后一块平行平板的第二个折射面相重合，试求第二块和第三块平行平板之间的间隔。

l' 图3－35

n?1d和图中位置关系可求得d?26mm n4、一台显微镜已经对一个目标调整好物距进行观察，现将一块厚度d?7.5mm，折射率n?1.5的平行平板玻璃压在目标物体上，问此时通过显微镜能否清楚地观察到目标物体，该如何重新调整？

n?1d?2.5mm 解 ：根据公式?l'?n加上玻璃板后物距相当于增加了2.5毫米，这样的话在原像面上就看不到清晰的

解 ：根据公式?l'?像了。要想再获得清晰的像，由于显微物镜成放大的像，由高斯公式，可知物镜应该向远离物体方向移动。

5、有一直径为D?20mm，焦距为f'?100mm的望远物镜，像面直径为

2y'?10mm，现在物镜之后加入一折射率n?1.5163的施密特屋脊棱镜，并要求

像面位于棱镜后方d2?20mm处，如图3－36所示，求棱镜相对于物镜的位置及棱镜通光口径的大小。（仅考虑轴上点）

20 F＇d1 图3－36

解：

物镜 平板 2ω DD1 D2 α 2y′d1 d f＇ d2

望远系统的结构光路 Sketch of telescope

D1?2[y'?(f'?d1)tan?]?2[5?(100?d1)tan?]D/2?y'20/2?5tan????0.05f'100 D1?20?d1?0.1

L?3.04D1

d?LL? n1.5163d2?f'?d1?d?100?d1?d

F′ d1?49.9mm∴D1?14.99mm

D2?2(y'?d2tan?)?2(5?20?0.05)?12mm6.图3－37所示为一块平行平板，平行平板玻璃折射率n?1.5，其厚度d?15mm，一入射细光束经过平行平板折射后，像点A'刚好位于平行平板的第二个折射面上，试求物点相对于第一个折射面的具体位置。

A A＇ d

图3－37

解：套用公式?l'?n?1d，可知物象距5毫米，因此物体距第一面距离为10毫n米。

7、试判断如图3－39所示各棱镜或棱镜系统的出射像坐标，设输入的物坐标为右手坐标。

观察屏观察屏相机镜头翻转反射镜

图3－38

8、光学系统由一透镜和平面镜组成，如图3－40所示。平面镜MM与透镜光轴交于D点，透镜前方离平面镜600mm处有一物体AB，该物体经过透镜和平面镜后所成的虚像A\B\至平面镜的距离为150mm，且像高为物高的一半，试分析透镜焦距的大小并确定透镜的位置。（f'?100mm,位于物与平面镜中间）

M B A＇＇ A D B＇＇ M

图3－40

解：根据题意可知，透镜的物象共轭距为450毫米，根据高斯公式可求得

f'?100mm,透镜位于物与平面镜中间。

9、一平行平板厚度为d，折射率为n，入射光线方向如图3－41所示，若平行平板绕O点旋转?，试求光线侧向位移的表示式。

图3－41

解：由图可知

d?y'?CD?sin(???)

cos?

根据折射定律及三角函数关系可得：

cos?n2?sin2??y'?dsin?(1?)

n2?sin2?10、图3－41所示为一物镜L（成倒像）及两块平面反射镜M1M2所组成的光学系统，试判断物体经过系统的像坐标。

图3－41

11、已知一光楔nF?1.52169,nC?1.5139，若令出射的F光与C光之间的夹角为

1'，求光楔折射角?的大小。

解：由公式：???(n?1)知

?1??2?(1.52169?1.5139)??1/60???2.139?

12、把光楔放置在物镜及像方焦平面之间的会聚光路中，并将其沿着光轴方向前后移动，试问像点在光楔主截面内垂直于光轴方向是否发生移动？若光楔的偏向角??1o，其移动量值为10mm，像点的移动量值是多少？（0.1745mm） 解：

如图所示可知：1）像点在光楔主截面内垂直于光轴方向是发生移动

1???0.1745mm 2）?y'?l???10?180

13、有一个块色散棱镜，棱镜的折射角??60o，对某种入射光波的最小偏向角

?min?40o，求1）棱镜对该种波长的折射率；2）若将该棱镜置于水（n?1.33）

中，求此时最小偏向角的大小。（1.53209；23.360）

1?解：sin[(???m)]?nsin()?n?1.53209

22 若置于水中由公式求得?min?23.36?

第四章

1、一薄透镜的焦距f'?35mm，通光口径D?48mm，现在透镜的左侧距离透镜

15mm处放置一个孔径大小为30mm的光阑，一个高为15mm的物体AB垂直放置于光轴之上，与透镜相距80mm，求1）出瞳的大小及位置；2）请利用主光线的特性采用作图法作出物体的像；3）利用公式求出像的大小及位置。

P B A F F′光阑 L 解：1）根据物在有限远判断孔径光阑方法可知光阑为入瞳

111???l'lf'??根据高斯公式可求??l'??2.625cm,D'?5.25cm

y'l'????yl??111???l'lf'??3）??l'?6.222cm,D'??1.167cm

y'l'????yl??2、一薄透镜的焦距f'?60mm，通光口径D?60mm，现在透镜的左侧距离透镜

20mm处放置一个孔径大小为60mm的光孔，在透镜的右侧距离透镜20mm处放

置一个孔径大小为40mm的光孔，一个高为40mm的物体AB垂直放置于光轴之上，与透镜相距12mm（在透镜左侧），求1）判断系统的孔径光阑；2）入瞳的大小及位置； 3）利用公式求出像的大小及位置。

（第二个孔为光阑，l'?3cm,D?6cm,y'?5mm,l'??15mm）

A B F′ F 光孔1光孔2

解：1）根据物在有限远判断孔径光阑方法可知第二个孔为光阑

111????20l60?2）由高斯公式及已知条件有：??l?30mm;D?60mmD=90mm

l'D'????lD??3）由高斯公式可求得：y'?5mm,l'??15mm

3、一焦距f'??100mm，通光口径D?60mm薄透镜放置在另一个焦距

f'?50mm，通光口径D?80mm薄透镜的右侧，两透镜相距40mm。一个孔径直

径为50mm的光阑放置在两个透镜中间，一个高为40mm的物体AB垂直放置于光轴之上，与透镜相距12mm（在透镜左侧），求1）入瞳的大小及位置；2）出瞳的大小及位置； 3）利用公式求出像的大小及位置。

B A 111??l'lf'解：由高斯公式及已知条件可求得入瞳的大小及位置

l'y'???ly300mm,200mm

求得出瞳的大小及位置 60mm,40mm 像的大小及位置 4864.86mm,35.81mm

4、一个双薄透镜L1,L2构成的光学系统，透镜的焦距分别为

f'1?20mm,f'2?10mm，通光口径分别为D1?D2?6mm，现在L1,L2之间放置一个口径

Dp?2mm的孔，并且该孔与第一块透镜之间的距离为40mm，距第二块

透镜的距离为20mm，一轴上物点A位于第一块透镜左侧100mm位置处，1）试判断系统的孔径光阑；2）若系统的渐晕系数KW?0.7，请确定最大的视场范围。（工程光学李湘宁P85、91页此题答案错误，正确答案应该如下）

解：1）利用高斯公式将孔和第二块透镜经透镜一成像，得到孔和透镜二在物空间的位置和大小

111??lf1??30mml'lf'

l'y'lp??40mm???ly；Df2?3mm；Dp?2mm

再计算所有物空间通光孔对物点的张角，张角最小的即为入瞳，与之共轭的物为孔径光阑：

通过计算可知孔为孔径光阑；入瞳大小为2mm，位于第一块透镜前40mm处

2）首先按定义求出视场光阑，视场光阑为第一个透镜，根据图中相似三角形有

y?(1?0.3?2)100?40?

y?31002y=7mm

5、一照相镜头的焦距为f'?35mm，底片像幅尺寸为24?36mm2，求该相机的最大视场角。

242?362?63.4? 根据图有：2??2?arctan2?356、一望远镜的物镜通光口径为D1?5cm，焦距为f'1?20cm，目镜的通光口径为

D2?1cm，焦距为f'2?2cm，试求此望远镜的入瞳及出瞳的大小和位置。 解：根据高斯公式及已知条件可求得入瞳是物镜框，l'z?22mm,D'?5mm 7、照相物镜的焦距为75mm，相对孔径分别为1/3.5,1/4.5,1/5.6,1/6.3,1/8,1/11，设人眼的分辨角为1'，当远景平面为无限远时，求其对准平面的位置、近景平面的位置及景深大小。（73.666m，36.833m，?； 57.295m，28.648m，?； 46.041m，23.021m，?； 40.926m，20.463m，?； 32.229m，16.114m，?； 23.439m，11.720m，?）

2aa;p2?;???，代入公式可求得当远景平解：当远景平面为无限远时：p???面为无限远时p;p2;???

8、一个焦距为50mm，相对孔径为1/2的投影物镜，将物平面成一放大4?的实像，如果像面上允许的几何弥散斑直径为0.2mm，求景深。（0.25mm）

1/l'?1/l?1/f'?4?l'/l?l??62.5z'0.2z??p????

?4?62.54ap2????1??2?2?0.25mm4a?p2?29、一圆形光阑直径为10mm，放在一透镜和光源的正中间做为孔径光阑，透镜的焦距为100mm，在透镜后140mm的地方有一个接收屏，光源的像正好成在屏上，求出瞳直径。（13.33）

111解：根据高斯公式??可求得光源和透镜的距离为350mm，则光阑和透镜

l'lf'的距离为175mm。

111??l'lf'应用高斯公式，l?175mm;D?10mm可求得D'?13.33mm

l'y'???ly10、 现有一架照相机，其物镜焦距f?为75mm，当以常摄距离p?3m进行拍摄，

1150?m'6f0 得2?10'f其中，m为像管阴极分辨率，0为物镜焦距，则

2?1062?106f???444mm150150?30

'0

f0'444???'?1.5??23.2fe28.65因此视放大率

'f16.微光夜视仪?100mm，若要求在1km距离上识别2m的汽车，则像管的最小

分辨率应为多少？

解：系统分辨角为θ，像管的的分辨率为m，f’为物镜焦距，则：

m?11??5(lp/mm)?f'(2/1000)?100

第九章

1 什么是OTF？给出完整定义。OTF的条件是什么？

答：OTF是光学传递函数如果输入目标的对比度是M，输出图像的对比度是

M?，则比率M?M称作光学系统的调制传递函数MTF, 位相移称作光学系统

的位相传递函数PTF,统称光学传递函数，表示为：

光学传递函数需满足两个条件：线性条件和空间不变条件。线性条件是物像的光能分布满足线性叠加，为此光学系统需要非相干照明光源，如果光源是相干光，则可用毛玻璃使相干光变成非相干的散射光。另外，光学系统应有较大的孔径，否则衍射效应也使系统不满足线性条件。空间不变条件是指在光学系统的像面上各点具有相同的点扩散函数，即满足等晕条件。然而，由于光学系统具有残余像差和衍射效应，不可能像面各点的点扩散函数相同。解决的办法是，把像面分成许多个等晕区，在每一等晕区内具有相同的衍射效应和像差。

2 OTF和MTF、PTF 的关系是什么？写出公式。

3 为什么大多数光学系统只需考虑MTF，而不考虑PTF？ 平方律探测器，位相因子消掉

4 什么叫做伪分辨率？伪分辨现象由什么引起的？

答：在截止频率后面又出现MTF曲线，这就是伪分辨。伪分辨现象是由像差和离焦引起的，当光学系统离焦较大时，会出现伪分辨现象。 5 MTF、PSF和波像差间有何关系？

6 MTF、PSF和斯特里尔准则有何关系？

7 在应用MTF评价照相光学系统的像质时，为什么畸变需要单独分析？ 主光线像差，不影响成像的清晰度

8 有人问，为什么有时MTF好，但点列图不好；或点列图好，但MTF不好？你怎样理解？

答：根据公式9-9；9-10；9-11可知点列图好，MTF就好

MTF的频率是艾里斑半径的倒数，当MTF好，那么点列图的能量主要集中在艾里斑内，因此点列图好，MTF就好。

，9 一摄影镜头的F数是2，D光的截止频率是多少？当把光圈调到11时，D光的截止频率又是多少？

848cy/mm, 154cy/mm

10 CCD的分辨率由什么决定？CCD截止频率由什么决定？TOTA-380 面阵CCD的技术指标

如下：感光面积：4.9mmx3.7mm，像素：500(水平)X582（垂直），计算其分辨率和截止频率。

像素尺寸：4.9/500=0.0094 3.7/582=0.0063mm 分辨率 ：1/0.0094=106cy/mm

1/0.0063=158cy/mm 截止频率：水平53cy/mm, 垂直79cy/mm

11 在电视摄影光学系统中，如何使镜头的分辨率与CCD的分辨率匹配？ CCD的象素尺寸小于点列图象的一半,或分辨率高于镜头的分辨率

12 如果用10题中的CCD作为摄影物镜的探测器，摄影物镜的截止频率应选择

多大？设计时截止频率处的MTF最好大于多少？ 截止频率78cy/mm, 截止频率处MTF最好大于0.5

13 在ZEMAX 光学设计软件中，由什么程序可以判定光学系统的波像差是否满足瑞利准则？由什么程序可以判定波差小于1/4波长的系统入瞳的面积？ wavefront map, OPD

14设计一照相物镜 焦距f’=50mm, F 数4，视场2w=500 ，如果用点例图评价其像质，其最小弥散斑应多大？如果用第十题中 的CCD作为探测器，是否满足分辨率要求？

解： 1475/4=368cy/mm

弥散斑应小于 1/368=0.0027mm

第十题中 的CCD不能满足要求, CCD 的像素尺寸大

15 一红外光学系统（8-12

）和可见光光学系统(0.4-0.7

)的焦距、视场和F

数相同，其对像质要求一样么（例如点列图直径，MTF 的截止频率）？为什么？

答：不同，因波长不同，故后者的MTF、spot 比前者大8/0.4=20， 12/0.7=17 倍

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