工程光学+练习题.doc

一、简答题
1、 什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？
2、 几何光学的基本定律及其内容是什么？
3、 什么是理想像和理想光学系统。
4、 理想光学系统的基点和基面有哪些？
5、 如何确定光学系统的视场光阑？
6、 什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑？
7、 成像光学系统有哪两种色差?试说明它们的成因?
8、 常见非正常眼有哪两种?如何校正常见非正常眼？
9、 瑞利判据和道威判据。
10、 光学系统极限分辨角为多大？采取什么途径可以提高极限分辨角？
11、 相速度、群速度。
12、 等厚干涉、等倾干涉。
13、 惠更斯—菲涅耳原理
14、 请分别写出多缝干涉亮纹和单缝衍射暗纹条件，并由此简述光栅缺级条件。
15、 常见非正常眼有哪两种?如何校正常见非正常眼？
二、填空题
1、在空气和折射率为2的介质界面上发生全反射的临界角是30。
2、空气中，光焦度可表示为 ，它表示光学系统对光束汇聚（或发散)的本领。或越小，越大.若，光组是汇聚（汇聚或发散)光组，愈大,汇聚（汇聚或发散)本领愈大，反之亦然.
3、凡1次镜面反射或奇数次镜面反射的像称为镜像，物的坐标关系若为右手，则像的坐标关系为左手。
4、入瞳孔径越大，则景深越小；对准平面距离越远，则景深越大.
5、照相机中的可变光阑起的是孔径光阑的作用,它限制的是进入系统的光的能量。
6、单色像差有（写出其中的三个）球差， 慧差, 像散， 场曲。
7、望远镜分辨率以能分辨的两物点对望远镜的张角表示;照相系统的分辨率以像平面上每毫米能分辨的伴对数N表示。
8、光波的空间周期是指 光波波长，空间频率是指波长的倒数。
9、干涉条纹的可见度定义为K= （IM-—Im） / （IM+Im），当两束相干光振幅相同时，条纹可见度K= 1 。

10、如图所示，用波长为的单色光垂直照射折射率为的劈尖薄膜,图中各部分折射率的关系为。观察反射光的干涉条纹，从劈尖顶开始向右数第6条暗条纹中心所对应的厚度为11Λ/4n^2.
11、在多缝衍射中,随着狭缝数目的增加衍射图样有两个显著的变化,即光的能量向主极大的位置集中，亮纹变得更加细而亮。
12、设计一光栅，要求：（1） 能分辨钠光谱589nm和589。6nm的第二级谱线；（2) 第二级谱线的衍射角；设光线正入射，则光栅总刻痕数应满足的条件为N>=491；光栅常数应满足的条件为d〉=2。36x10-3（用mm表示）。
1、几何光学三个基本定律是：，，
。
2、空气中,光焦度可表示为 ,它表示光学系统对光束汇聚（或发散）的本领。或越小，越大.若，光组是发散(汇聚或发散）光组，绝对值愈大，光组是发散（汇聚或发散）本领愈大,反之亦然。
3、凡2次镜面反射或偶数次镜面反射的像称为一致像,物的坐标关系若为右手,则像的坐标关系为右手.
4、入瞳孔径越小,则景深越大；对准平面距离越近,则景深越小.
5、照相机中的底片框起的是视场光阑的作用，它限制的是
物象空间成像范围的大小。
6、复色光成像时，由于介质的色散性而引起的不同色光之间成像的差别,称为色差.色差分为轴向色差和垂轴色差
7、显微镜的分辨率以物平面上能分辨的两物体间的最小（最大/最小）距离表示，照相物镜的分辨率以像平面上每毫米能分辨的两物点表示；
8、光的波长表示光具有空间周期性，波长的倒数表示其空间频率.
9、满足（1）两束光波频率相同、(2)振动方向相同、（3）固定不变的相位差
的光称为相干光

10、如图，用波长的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹距顶点处是暗条纹。使劈尖角连续增大，直到该点处再次出现暗条纹为止，则劈尖角的改变量为Λ/2L。
11、通常的衍射光栅是基于夫琅和费衍射原理进行工作的。若按其对入射光波的调制作用，光栅可分为：振幅光栅和相位光栅.
12、光栅光谱仪作为一种分光仪器，主要性能指标有色散本领、分辨本领和自由光谱范围.
三、作图题
见“应用光学习题"对应部分。
四、计算题
见“应用光学习题"、“物理光学习题”对应部分，及作业题.这里补充几个题。
1、已知照相物镜的焦距，被摄景物位于（以F 点为坐标原点）处，试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方。
解：
1、解：由牛顿公式得
（1)
（2）
(3）
（4)
2、有一正薄透镜对某一物成倒立的实像,像高为物高的一半，今将物面向透镜移近100mm，则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。
1、解：由牛顿公式的横向放大率公式
得物面移动前后的放大率分别为
因物面移动前后物距之差为
所以，正薄透镜的焦距为

3、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm，观察屏离小孔的距离为50cm，当用一片折射率1。58 的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm，试决定试件厚度。
解：按题意，此时两光束光学厚度相同，即
几何关系
,
4、双缝间距为１mm，离观察屏１m,用钠灯做光源,它发出两种波长的单色光= 589。0nm和= 589。6nm,问两种单色光的第10级这条纹之间的间距是多少?
解：由杨氏双缝干涉公式，亮条纹时:
所以，两种波长的光的10级条纹（m=10）位置分别为
，
因此,条纹间距为
5、一块光栅的宽度为10cm，每毫米内有500条逢,光栅后面放置的透镜焦距为500nm。问：它产生的波长的单色光的1级和2级谱线的半宽度是多少？
解:由题意，光栅常数和缝数分别为
由光栅方程 得1、2级衍射条纹的衍射角分别为
，
，
这里的,确定了谱线的位置
由衍射条纹的半角为，得
所以条纹的半宽度分别为
6、用钠黄光垂直照射一光栅，它的第三级光谱恰好分辨开钠双线（),并测得的第二级光谱线所对应的衍射角为,第三级缺级。试求该光栅的总缝数、光栅常数、缝宽.
解：
（1） 由光栅色分辨本领：,得:
将钠双线的平均波长，，代入上式，可得光栅总缝数。
（2） 由光栅方程
可得光栅常数为：
.
（3） 又由于光栅第三级缺级，故有，所以缝宽为：
。