光信121工程光学考试卷(2)

?????解：N?j,A0?cos600i?sin600j?1?3?A?i?j(2分)22??????1???33i3?A???A?2N(N?A)?i?j?2j???j(2分) 22222

NA=nsinu sinu=0.2 tanu=0.204

孔径光阑口径D=2×tanu×(-l)=2×0.204×40=16.32mm 出瞳直径D`=16.32×28.125/225=2.04mm （1分） (3) l`z=28.125mm （1分）

(4) ζ=0.5λ/NA=0.5×0.55×10-3/0.2=0.00138mm （1分） (5)D物=D孔=16.32mm （1分） (6)D目/[2×（200+25）]=2/40， D目=22.5mm （2分）

A???A??(n`2?n2?n2cos2I?ncosI)N???i?3?j?0.??22548j?i?2?1.414j(2分)2、 1.5l`?1?20?0.550,l37.5mm,?n1l1`1`??1?n`l?1.25111l12??47.5,l?1.5?0,l3分)?nl`2`??31.67mm,(2?22?1 2`?47.5n2`l2y`??1?2y?6.25mm,成虚像(3分)3、

解：θ=θ1+θ2-dθ1θ2=1/100+1/50-20/100×50=13/500 f`=500/13=38.46mm （2分） l`F` =f`(1-d/f`1)=38.46×(1-20/100)=30.77mm（1分） l`H`=l`F`-f`=30.77-38.46=-7.69mm （1分） lF=-f`(1-d/f`2)=-38.46×(1-20/50)=-23.08mm （1分） lH=lF-f=-23.08+38.46=15.38mm （1分） 图（1分）

l=-(30+15.38)=-45.38mm

1/l`-1/(-45.38)=1/38.46 ,l`=252.21mm （1分） l`*2=252.21-7.69=244.5mm （1分） y`=l`y/l=252.21×10/(-45.38)=-55.58mm （1分） 4、 解：（1）Γe=250/f`e=10，Γ=βΓe=-50x （1分） (2)物镜，l`-l=200,l`/l=-5, l=-40mm,l`=200mm 1/l`z-1/(-200-25)=1/25,l`z=28.125mm

5、解：（1）

??f??l?p??l??Df`?f??l?f??1?25025?5025?9(2分)D口(2)k?0.5,tan???210p??50?0.2tan??tan????0.29,2y?2?250?0.29?11.11mm(3)?l??250?50?200,1?200?1l?125,l??22.2mm(2分)

(2分) ６

淮 海 工 学 院

13 - 14 学年

第 1 学期 工程光学 试卷(B闭卷)

题号 一 二 三 四 五核分（1） 五（2） 五（3） 五（4） 五（5） 总分 人 分值 10 20 24 10 6 9 6 9 6 100 得分 一、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分） （ ）1、物经一光学系统后在某处成一实像，现若在像处放物，则 必在原物处能接收到像。

（ ）2、如图为实物点P经光学系统二个面折射成像的光路图，由 于P`在折射率n3的空间中，所以P`像对应的折射率为n3。

（ ）3、平行平板成像时有像散，只有在近轴区以细光束成像时才 成完善像。

（ ）4、近视眼的远点在人眼前有限距离处，而远视眼的远点在眼 后有限距离处。

（ ）5、相同辐射功率不同波长的光对人眼的视觉灵敏度相同。 （ ）6、远处物体通过望远镜系统后所成的像是一个放大的像。 （ ）7、在非均匀介质中传播的光线是曲线，并且向折射率大的方 向偏折。

（ ）8、单正透镜产生负球差，单负透镜产生正球差，因此它们组 合后可以校正球差。

（ ）9、对于一个镜头的物像共轭距必在[4f `,∞)之间，且对给定

７ 共轭距时有两个垂轴放大率β1和β2，并成倒数关系β1=1/β2 满足物像交换原则。

（ ）10、凸透镜一定是正透镜，凹透镜一定是负透镜。 二、选择题（单选，每题2分共20分）

（ ）1、将两个焦距分别为f `1和f `2的已知光组组合在一起，下列 叙述正确的是

A、若f `1和f `2均为正值，则组合后的光组焦距f `为正 B、当光学间隔Δ=0时，组合后光组的光焦度为0 C、当光学间隔Δ增大时，组合后光组的焦距值变大 D、当两光组密接时，组合光组的焦距f `=f `1+f `2

（ ）2、在生物显微镜系统中加入场镜后，将会出现下列哪种情况 A、系统的视觉放大率变化 B、出瞳距变大

C、在保证相同渐晕系数的情况下，目镜的通光口径变小 D、在保证相同渐晕系数的情况下，物镜的通光口径变小 （ ）3、在用照相机拍摄景物时，要获得较大的景深，应该 A、增大照相系统的入瞳直径 B、将对准平面置于无穷远处 C、选用长焦距镜头 D、增大光圈数

（ ）4、一个焦距为50mm的放大镜，眼睛到它的距离为125mm， 物体经放大镜成像在明视距离处，放大镜的视觉放大率为 A、6 B、5 C、3.5 D、2.5 （ ）5、1w的单色钠灯（λ=0.5893μm，V（λ）=0.80）与多少w 的单色红灯（λ=0.700μm，V（λ）=0.0041）对人眼的刺激 程度等效。

A、195.12w B、683w C、0.005125w D、0.001464w （ ）6、在物镜和像面之间加一厚为d折射率为n的平行平板后， 像面位置将

A、向后移动d/n距离 B、向前移动d/n距离

C、向后移动（1-1/n)d距离 D、向前移动(1-1/n)d距离 （ ）7、要分辨相距500nm的两点， 用500nm波长的可见光斜照 明，可求得所需显微镜的数值孔径NA。若采用40倍的物镜 和15倍的目镜，则观察结果为

A、物镜分辨率未被充分利用 B、有效放大 3、一束光线入射于平面镜后反射，若平面镜以通过入射点垂直入射面的轴向某一方向旋转α角，则反射光线沿 方向旋转 角。双平面镜的夹角为α，入射光线依次在二平面镜各反射一次，则出射光线与原入射光线之间的夹角为 ，与入射角 。

4、限制光束的光学元件边框或带孔的薄金属片叫光阑，按用途可分为 C、无效放大 D、不确定

（ ）8、在望远系统中加入场镜后，与原系统相比有变化的是 A、像方视场角 B、视觉放大率 C、出瞳距 D、出瞳直径

（ ）9、Γ倍视觉放大率的望远镜，它的角放大率γ，垂轴放大率β 和轴向放大率α的关系为

A、γ=Γ，β=Γ，α=Γ2 B、γ=Γ，β=1/Γ，α=1/Γ2

C、γ=1/Γ，β=Γ，α=1/Γ2 D、γ=1/Γ，β=1/Γ，α=Γ2

（ ）10、在校正球差时，一般只考虑一、二级球差的影响，当校正 边缘带hm的球差为零时，残余球差的最大值出现在 A、0.85hm 处 B、0.707hm 处 C、0.50hm 处 D、0.25hm处

三、填空题 （每空1分，共24分）

1、对各向同性正常色散的介质，波长长的红光的折射率 于波长短的紫光的折射率，即光线经介质折射后向折射率 的方向偏折。（填大、小、等于、不变或无关）

2、如图为实物P，经光学系统后最终成虚像P``，折射率分别为n1、n2和n3，则虚像P``对应的空间折射率为 。

、 、 、 。 5、有一等边三棱镜，钠黄光在棱镜的两个折射面折射后的最小偏向角为38.60，则此时光线的入射角I1= ，该棱镜的折射率n= 。 6、一架照相机，物镜焦距f `=70mm，取相对孔径D/f `=1/3.5，在对准距离p=3m进行拍摄，人眼极限分辨率为ε=1`，则近景平面位置p2= ，远景平面位置p1= ,景深Δ= 。

7、单色像差有 五种，色差有 二种。

8、轴外物点发出充满孔径的上下光线对经光学系统后的交点不再在物点通过孔径中心的主光线上，交点到主光线的垂轴距离叫 ，交点到高斯像面的轴向距离叫 。轴外物点发出充满孔径的前后光线对经光学系统后的交点与前述上下光线对的交点的轴向距离叫 。

9、机械补偿式变焦距光学系统，可依靠变倍组的线性轴向移动，补偿组的 移动达到改变系统焦距。对照相或电影摄像可认为x→∞，则变焦比 变倍比。物像平面固定时，各个透镜移动引起的各共轭距变动的代数和为 。

四、作图题 （10分）

1、用作图法求物点P、物AB的像点P`及像A`B`（3分×2=6分）

８

2、画出300直角棱镜的展开图，并写出光轴长度（设入射光束孔径D=斜边长/2） （2分）

3、图为五角屋脊棱镜，设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系。（2分）

五、计算题（36分）

1、（6分）一束平行细光束入射到一半径r=50mm折射率n=1.6的玻璃球上，求其会聚点的位置。如果其凹面镀反射膜，则反射光束又经前表面折射后最终会聚点的位置又在何处？虚实如何？

2、（9分）一等凸厚透镜，n=1.5，r1=100mm，r2= -100mm，d=20mm，试求透镜的焦距和基点位置。如果l1= -500mm，问像在何处？如果平行光入射时，使透镜绕一和光轴垂直的轴转动，而要求像点位置不变，则该轴应装在何处？

９

3、一开普勒望远镜系统，物镜焦距f `o=108mm，通光口径为30mm，目镜的焦距f `e=18mm，通光口径为20mm,如果系统中没有视场光阑，问望远镜的最大极限视场角等于多少？渐晕系数K=0.5的视场角等于多少？ 5、（6分）某摄影镜头f `=60mm，F=4，画幅尺寸为24×36mm2 ，孔径光阑位于镜头后方15mm处，求： （1）镜头视场角

（2）入瞳、出瞳的位置和大小

（3）F数调至8时，像面光照度变化多少？

4、（9分）为看清1km处相隔30mm的两个点（设1`=0.0003rad），若用开普勒望远镜观察，则：

（1）求开普勒望远镜的视觉放大率

（2）若筒长L=110mm，求物镜和目镜的焦距 （3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离 （4）为满足工作放大率要求，求物镜的通光孔径 （5）视度调节在±5D(屈光度），求目镜的移动量 （6）若物方视场角2ω=60，求像方视场角 （7）渐晕系数K=50%，求目镜的通光孔径

有关公式

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