一.問(wèn)答題：（共12分，每題3分）

1.攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)?

2.為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？

3.顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么/象差?為什么？

4.評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

二.圖解法求像或判斷成像方向：（共18分，每題3分）

1.求像AB

2.求像AB

3.求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦距

4.判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向

5.求入瞳及對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)成像時(shí)50%漸暈的視場(chǎng)

6.判斷棱鏡的成像方向

三.填空：（共10分，每題2分）

1.照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系為:

①_________________________________________________________

②_________________________________________________________

2.轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分__________________和兩大類,

其作用是：_______________________________________

3.一學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距為

該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離為

4.光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有：

和O

5.激光束聚焦要求用焦距較的透鏡，準(zhǔn)直要用焦距較的透鏡。

四.計(jì)算題：（共60分）

1.一透鏡焦距/'=3。，加，如在其前邊放置一個(gè)的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)

的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出光路圖。（10分）

2.已知釬20加，的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前55〃〃處，

第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5"〃〃，如圖所示。若按薄透鏡處理，

求該透鏡的折射率，（20分）

3.已知物鏡焦距為5（。，〃〃，相對(duì)孔徑%）,對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像

平面的距離為,物鏡最后一面到像平面的距離為3（心〃切。

（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（8分）

（2）若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為力，〃〃，求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率；（4

分）

（3）求目鏡的焦距、放大率；（4分）

（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（6分）

（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（2分）

（6）如果視度調(diào)節(jié)為折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。（2分）

（7）畫出光路鼠（4分）

一.簡(jiǎn)答題：（共12分，每題3分）

1.攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么?它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)?

答：攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是：焦距尸、相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角加。焦距影響成像

的大小，相對(duì)孔徑影響像面的照度和分辨率,視場(chǎng)角影響成像的范圍。

2.為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？

答：為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用物方遠(yuǎn)4L'光路。由于采用物方遠(yuǎn)心光路時(shí),

孑堆光闌與物鏡的像方焦平面重合,無(wú)論物體處于物方什么位置，它們的主光線是重合的，

即軸外點(diǎn)成像光束的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。

3.顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？

答：顯微物鏡和望遠(yuǎn)物鏡應(yīng)校正與孔徑有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照相物鏡

則應(yīng)校正與孔徑和視場(chǎng)有關(guān)的所有像差。因?yàn)轱@微和望遠(yuǎn)系統(tǒng)是大孔徑、小視場(chǎng)系統(tǒng)，而

照相系統(tǒng)則是一個(gè)大孔徑、大視場(chǎng)系統(tǒng)。

4.評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有瑞利（Reyleigh）判斷法、中心點(diǎn)亮度法、分辨率法、點(diǎn)

列圖法和光學(xué)傳遞函數(shù)（0TF）法等5種。瑞利判斷便于實(shí)際應(yīng)用，但它有不夠嚴(yán)密之處,

只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；中心點(diǎn)亮度法概念明確，但計(jì)算復(fù)雜，它也只適用于小像差光

學(xué)系統(tǒng)；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明條件、觀察者等各種因素的影響，結(jié)果

不夠客觀，而且它只適用于大像差系統(tǒng)；點(diǎn)列圖法需要進(jìn)行大量的光線光路計(jì)算；光學(xué)傳

遞函數(shù)法是最客觀、最全面的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法,既反映了衍射對(duì)系統(tǒng)的影響也反映了像差對(duì)

系統(tǒng)的影響，既適用于大像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)也適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

二.圖解法求像或判斷成像方向：（共18分，每題3分）

1.求像A'B'（圖中C為球面反射鏡的曲率中心）

2.求像AB

3.求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦距

4.判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向

5.求入瞳及對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)成像時(shí)50%漸暈的視場(chǎng)

6.判斷棱鏡的成像方向

三.填空：（共10分，每題2分）

1.照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系為：

①一照明系統(tǒng)的拉赫不變量要大于成像系統(tǒng)的拉赫不變量一

②—保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系________________

2.轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分一棱鏡式和透鏡式兩大類,

其作用是：一使物鏡所成的倒像轉(zhuǎn)變?yōu)檎瘛?/p>

3.一學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距為_(kāi)__二0.2米，

該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離為一眼則2天___。

4.光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有：_兩透明介質(zhì)面上的反射損失

一介質(zhì)吸收的損失和—反射面的光能損先

5.激光束聚焦要求用焦距較空_的透鏡，準(zhǔn)直要用隹距較=長(zhǎng)的透潦。

四.計(jì)算題：(共60分)

1.一透鏡焦距/'=30吶，如在其前邊放置一個(gè)的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)

的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出光路圖。(10分)

?r主線工力

解：?電不，求得：/，?1加5

G'=A￡-P)=3O+18O=2IO(mm)

//-30(mm)

答：組合后的焦距是-180mm?；c(diǎn)位置如圖所示。

其光路圖如下所示：

2.已知「2=-2Mm的雙凸透鏡,置于空氣中。物A位于第一球面前58妙處，第二面

鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm,如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透

鏡的折射率1（20分）

設(shè)：透鏡的折射率為n

n'nn-M

物點(diǎn)A經(jīng)。折射成像在A處，將已知條件，--代入公式廠廠T得

M1M-1

耳-前■.丁----①

112

A，經(jīng)弓反射后，成像于B，點(diǎn)。故將，2叱二代入反射面公式尹7,

111

得：牙y而一-②

B'點(diǎn)再經(jīng)「折射成像在B點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B點(diǎn)視為像，有

-lS.5)-5,代入折射公式，得:

11?-1

h--③

由①②③式解得：刀?】工

答：透鏡的折射率為L(zhǎng)6。

3.已知物鏡焦距為500用冏，相對(duì)孔徑％0,對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像

平面的距離為40。制,物鏡最后一面到像平面的距離為300儂。

(1)按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；(8分)

(2)若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為2總加，求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率；(4

分)

(3)求目鏡的焦距、放大率；(4分)

(4)如果物鏡的第一面為孑L@光闌，求出瞳距；(6分)

(5)望遠(yuǎn)鏡的分辨率；(2分)

(6)如果視度調(diào)節(jié)為折光度,目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。(2分)

(7)畫出光路圖。(4分)

解：根據(jù)題意，畫出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下:

?2,

后

儂】'

電■比.drgui1

⑴將乃秋麗和八10附作代入公式.3’.孟，得：工'=253⑸

KK

＞各4=4一方三分代入牛頓公式J--，彳導(dǎo)：々=-300（加⑸

D1

⑵因「■記，則：

八-介一女一涉

?;廠?-空?-25

⑶S；

250250

4,20

(4)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

111

將，i=-10Mw和臼=-20加刖代入公式廠廣廳，得：/-6667mm

將，2=Y6667.32Q)=-38667加和4=笫懶代入公式廠廠了,

得出瞳距：，『=210KzM)

弛=四

⑸,D50

“。④2

/廠⑷---r￡r-±--±2(mm)

(6)10001000

(7)望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下：

工程光學(xué)

一、填空（20分）

1、照明系統(tǒng)與成像條充之間的銜接關(guān)系為：

_照明系統(tǒng)的拉赫不變量要大于成像系統(tǒng)的拉赫不變量一_____保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳

銜接和成像關(guān)系_______________________________________

2、轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分一棱鏡式和透鏡式__________兩大類，其作用是：_使物

鏡所成的倒像轉(zhuǎn)變?yōu)檎瘛?/p>

3、角放大率、軸向放大率和垂軸放大率三者之間的關(guān)系為戶二卬、拉赫不變J二nuy、

牛頓公式以焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。

4產(chǎn)生偏振光的方法有反射和折射、二向色性、雙折射、散射。

5、麥克斯韋方程組的微分形式為，==oaa

6.獲得相干光的方法有縫前法、分振幅法。

7、水槽中盛水，深20mm,槽底中央置一點(diǎn)光源，水的折射率n=1.33,水面上浮一

個(gè)既不透光又不反射光的紙片，使人從水面上無(wú)論哪個(gè)角度都看不到光，紙片面積最小為

1634.33mm2e

8、光源的相干長(zhǎng)度與相干時(shí)間的關(guān)系為名3=C&。

三、名詞解釋（15分）

1、光的直線傳播定律：在各向同性的均勻介質(zhì)中，光是沿直線傳播的。

2、節(jié)點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)中放大率為?1的一對(duì)共版點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。

3、空間相干性：

光源的大小與相干空間成反比關(guān)系，給定一個(gè)光源尺寸，就限制著一個(gè)相干空間，這

就是空間相干性的問(wèn)題，即通過(guò)光波場(chǎng)橫方向上兩點(diǎn)的光在空間相遇時(shí)能夠發(fā)生干涉，則

稱通過(guò)空間這兩點(diǎn)的光具有空間相干性.

4、費(fèi)馬原理：

光從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)，其間無(wú)論經(jīng)過(guò)多少次折射或反射，其光程為極值，即光是沿

光程的極值的路徑傳播的。

5、出瞳:孔徑光闌經(jīng)它前面的透鏡或透鏡組在光學(xué)系統(tǒng)像空間所成的像稱為出射光瞳。

四、作圖（20分）

1、設(shè)輸入為右手坐標(biāo)系，畫出經(jīng)圖中棱鏡后的輸出坐標(biāo)系（圖11

2、求AB的像（圖

3、判斷棱鏡的成像方向（圖31

4、求軸上物點(diǎn)A所成的像（圖41

圖3

圖4

五、計(jì)算題（45分）

1、用等厚條紋測(cè)量玻璃楔板的楔角時(shí)，在長(zhǎng)達(dá)5cm的范圍內(nèi)共有15個(gè)亮條紋，玻

璃楔板的折射率n=1.52,所用光波波長(zhǎng)600枷，求楔角？（10分）

a=4

解：8................................5分

e=50mm/15

600x104

592x10-ur^

2X1.52X^

5分

2、已知"=2。即/2=-20mm的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前5M閉處,

第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm，如圖所示。若按薄透鏡處理，

求該透鏡的折射率，（20分）

解：

設(shè)：透鏡的折射率為n--5分

nnn-w

物點(diǎn)A經(jīng)。折射成像在A處，將已知條件5Mm代入公式T廠L得

n1M-1