工程光学试题.doc

工程光学试题

一．判断（20分，每题2分）
1.在介质中，光沿直线传播。（x）
2.同种光在不同介质中传播速度不同，频率不同。（x）
3.全反射发生的条件是光线从光疏介质射向光密介质。（x）
4.孔径角以光线起算转向光轴，顺时针旋转角度为正，逆时针旋转角度为负。（x）
5.在共轴球面光学系统中，横向放大率b=3,表明该物所成的像为正立像且物像虚实相反。（v ）
6.垂直于光轴的物平面，其共轭像平面也必然垂直于光轴。（v）
7.在眼睛的光学成像系统中，明视距离就是近点距离。（ x ）
8.物方焦点和像方焦点，物方主店和像方主点是两队共轭点。（x）
9.对近视眼，显微镜所成的像应位于近视眼的远点上，应将目镜向前调。（v）
10.望远镜能使入射的平行光束仍保持平行地射出光学系统。（v）

二．填空（20分，每空1分）
1.一条入射线经转θ角的平面镜反射，其反射光线转过 2θ 角，2夹角为α的平面镜，光线从射入到射出总共反射了n次，则其出射线与入射线夹角为 2nα 。
2、用垂轴放大率判断物、像正倒关系方法：当β>0时 正像 ，β<0时 倒像 。
3.光楔的顶角为α，则其最小偏向角为 （n-1）α 。
4.反射棱镜的作用 转折光轴、转像、分像（分光、分色）、 合像 。
5.正常眼的远点距为 无穷远 ，近点距为眼前 100 mm，视度调节范围为 10 屈光度，明视距离为250 mm。
6.设计一个τ=5x的放大镜，其焦距f’= 50 mm。
7.已知某望远镜物镜焦距f1’=250mm，f2’=25mm，则该望远镜焦距f’= ∞ ，光学筒长L= 275 mm，放大倍数τ= -10 ，此望远镜为 开普勒 （开普勒/伽利略）望远镜。
8.某人眼睛在放松状态下只能将位于眼睛前方0.5m处的物体成像在视网膜上，则此人眼睛的度数为 —200 度，应该戴一副焦距f’=—500 mm的眼镜。

三．作图（20分，每题5分）
1.完成光路图，标出A的像A’，保留作图痕迹。
（1）

答案：

（2）用图解法求组合光组的基点（基面）的位置。

答案：

2、设输入为右手坐标系，画出经图中棱镜后的输出坐标系。

答案：

3.将图示棱镜展开。

答案：

四．问答计算（40分）
1.解释孔径光阑，入射光瞳，出射光瞳。简述三者的关系。（7分）
答案：孔径光阑：限制轴上物点成像光束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑叫做孔径光阑。
入瞳：孔径光阑经孔径光阑前面的系统所成的像。（2分）
出瞳：孔径光阑经孔径光阑后面的系统所成的像。（2分）
关系：孔径光阑与入瞳相对前面的系统共轭，孔径光阑与出瞳相对后面的光学系统共轭，入瞳与出瞳相对整个光学系统共轭。（3分）

2.手上有两块焦距f’=100mm的单薄透镜，现想由它们拼搭出视觉放大率τe=4x的放大镜，求两透镜间的距离，并画出结构简图。（10分）
答案：组合焦距f组’=250/4=62.5mm (2分)
f组’=-f’2/Δ，可得Δ=-160mm。（3分）
d=Δ+f’+f’=40mm（2分）

O1
O2
F2
F1’
40
—160

图（3分）
3.有一显微镜，物镜的放大率β=-40x，目镜的倍率为τe=15x（均为薄透镜），物镜的共轭距M=195mm，求物镜和目镜的焦距、物镜和目镜间的间距和总倍率。

答案：物镜：
β=l’/l=—40 ，—l+l’=195 → l=—4.76mm l’=190.24mm
f物=—Mβ/（β—1）2 ∴f物’=4.64mm（3分）

f目’=250/τe=16.67mm（3分）
∴物镜和目镜之间的距离d=l’+ f物’=194.88mm（2分）
∴总放大倍率τ=τeβ=600x （2分）

4. 已知r1=20mm，r2=--20mm的双凸透镜，置于空气中。物A位于第一球面前50mm处，
第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前5mm，如图所示。若按薄透镜处理，
求该透镜的折射率n。（13分）

设：透镜的折射率为n  
        物点A经r1折射成像在A'处，将已知条件代入公式 得  

（4分）
A'经r2反射后，成像于B'点。故将，代入反射面公式，
得：           （4分）                            
        B'点再经r1折射成像在B点。根据光路的可逆性，将B视为物，B'点视为像，有，代入折射公式，得：  （4分）
     由以上三式式解得：    （1分）