光學(xué)成像模擬試題及答案詳解一、單選題（每題2分，共20題）1.光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評價的主要指標是：A.分辨率B.放大率C.視場角D.色差2.拉格朗日-亥姆霍茲恒等式描述了：A.光線追跡關(guān)系B.波前變形關(guān)系C.成像放大率關(guān)系D.光闌限制關(guān)系3.理想光學(xué)系統(tǒng)的基點包括：A.焦點、節(jié)點、主點B.焦點、像方主面、物方主面C.焦點、光闌、主面D.焦點、節(jié)點、光闌4.光學(xué)系統(tǒng)色差主要來源于：A.光闌位置B.球差C.色差（軸向色差）D.像散5.理想高斯光學(xué)系統(tǒng)中，主平面到節(jié)點距離：A.總是相等B.總是不等C.只在特定條件下相等D.總是垂直于光軸6.光學(xué)系統(tǒng)的放大率取決于：A.物距和像距B.焦距和物距C.主面位置和物距D.光闌大小和物距7.光學(xué)系統(tǒng)的畸變是：A.軸向像差B.徑向像差C.垂軸像差D.色差8.光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用是：A.增大視場B.減小視場C.增大孔徑D.減小孔徑9.波前差表示：A.光線偏差B.波前形狀偏差C.像差大小D.放大率10.光學(xué)系統(tǒng)的畸變與：A.物體形狀有關(guān)B.系統(tǒng)焦距有關(guān)C.物距有關(guān)D.光闌位置有關(guān)二、多選題（每題3分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)常見的像差包括：A.球差B.色差C.像散D.畸變E.像場彎曲2.光闌的作用有：A.限制視場B.限制孔徑C.改善成像質(zhì)量D.增大景深E.減小景深3.理想光學(xué)系統(tǒng)的特性包括：A.無像差B.光線獨立傳播C.視場無限大D.物像共軛E.色差消除4.光學(xué)系統(tǒng)光闌包括：A.入瞳B.出瞳C.焦點D.主面E.物方主面5.波前差的表達形式有：A.光程差B.相位差C.距離差D.角度差E.振幅差6.光學(xué)系統(tǒng)放大率包括：A.視放大率B.橫向放大率C.縱向放大率D.角放大率E.軸向放大率7.像差產(chǎn)生的原因包括：A.理想光學(xué)系統(tǒng)假設(shè)不成立B.理想光學(xué)系統(tǒng)存在C.光線非傍軸傳播D.透鏡材料折射率不均勻E.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不對稱8.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計需要考慮：A.成像質(zhì)量B.光譜范圍C.尺寸重量D.成本E.工作環(huán)境9.光學(xué)系統(tǒng)評價方法包括：A.理論計算B.實驗測試C.光學(xué)傳遞函數(shù)D.波前差分析E.像質(zhì)評價曲線10.光闌類型包括：A.入瞳B.出瞳C.節(jié)點D.主面E.光學(xué)系統(tǒng)限制三、判斷題（每題1分，共20題）1.光學(xué)系統(tǒng)所有光線都匯聚于同一點時，成像為理想成像。（×）2.色差是指不同色光的焦點位置不同。（√）3.主平面是垂直于光軸的平面，沒有厚度。（√）4.光闌可以是實際存在的光學(xué)元件。（√）5.光學(xué)系統(tǒng)的放大率與物體位置無關(guān)。（×）6.像散是垂軸像差的一種。（√）7.理想光學(xué)系統(tǒng)不存在任何像差。（×）8.波前差是描述波前形狀偏差的物理量。（√）9.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計不需要考慮尺寸和重量。（×）10.理想光學(xué)系統(tǒng)物像共軛關(guān)系成立。（√）11.入瞳和出瞳是同一位置。（×）12.節(jié)點與主平面重合時，系統(tǒng)為平面系統(tǒng)。（×）13.光學(xué)系統(tǒng)視場由孔徑光闌決定。（√）14.像場彎曲是徑向像差的一種。（√）15.光學(xué)系統(tǒng)色差消除意味著所有色光焦點重合。（×）16.波前差可以用光程差表示。（√）17.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計不需要考慮工作環(huán)境。（×）18.光闌對成像質(zhì)量有直接影響。（√）19.理想光學(xué)系統(tǒng)放大率恒定。（√）20.像散會導(dǎo)致圖像模糊。（√）四、填空題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評價的主要指標是______和______。2.拉格朗日-亥姆霍茲恒等式描述了______和______的關(guān)系。3.理想光學(xué)系統(tǒng)的基點包括______、______和______。4.光學(xué)系統(tǒng)色差主要來源于______和______。5.光學(xué)系統(tǒng)的放大率取決于______和______。6.光學(xué)系統(tǒng)的畸變是______像差。7.光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用是______和______。8.波前差表示______的偏差。9.光學(xué)系統(tǒng)的畸變與______有關(guān)。10.光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計需要考慮______、______和______。五、簡答題（每題5分，共4題）1.簡述理想光學(xué)系統(tǒng)的特性。2.解釋光闌對光學(xué)系統(tǒng)成像的影響。3.說明波前差在光學(xué)系統(tǒng)評價中的作用。4.分析光學(xué)系統(tǒng)像差產(chǎn)生的原因及改善方法。六、計算題（每題10分，共2題）1.已知一理想光學(xué)系統(tǒng)，焦距為100mm，物距為200mm，物體高度為20mm，計算像距、像高和放大率。2.一光學(xué)系統(tǒng)存在球差，在波長λ=0.55μm時，近軸光線焦點在f+0.5mm處，遠軸光線焦點在f-0.5mm處，計算該系統(tǒng)的球差量。答案及詳解一、單選題答案1.A2.B3.A4.C5.A6.C7.C8.B9.B10.A二、多選題答案1.A,B,C,D,E2.A,B,E3.A,B,D,E4.A,B,D,E5.A,B,C6.A,B,C,D7.A,C,D,E8.A,B,C,D,E9.A,B,C,D,E10.A,B,C三、判斷題答案1.×2.√3.√4.√5.×6.√7.×8.√9.×10.√11.×12.×13.√14.√15.×16.√17.×18.√19.√20.√四、填空題答案1.分辨率，對比度2.光線追跡，波前變形3.焦點，節(jié)點，主點4.色散，折射率差異5.主面位置，物距6.垂軸7.限制視場，限制孔徑8.波前形狀9.物體形狀10.成像質(zhì)量，光譜范圍，尺寸重量五、簡答題答案1.理想光學(xué)系統(tǒng)的特性：-無像差-物像共軛-光線獨立傳播-視場無限大-所有光線通過系統(tǒng)后保持光束形狀不變2.光闌對光學(xué)系統(tǒng)成像的影響：-限制視場：決定系統(tǒng)可觀察的范圍-限制孔徑：影響系統(tǒng)通光量-改變光路：影響成像質(zhì)量-可能產(chǎn)生漸暈：使邊緣光線亮度降低3.波前差在光學(xué)系統(tǒng)評價中的作用：-描述波前形狀偏差-評價成像質(zhì)量-指導(dǎo)像差校正-與光程差相關(guān)-與相位差相關(guān)4.光學(xué)系統(tǒng)像差產(chǎn)生的原因及改善方法：-原因：-理想光學(xué)系統(tǒng)假設(shè)不成立-光線非傍軸傳播-透鏡材料折射率不均勻-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不對稱-改善方法：-調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-使用非球面透鏡-采用色散補償材料-增加補償透鏡-優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計六、計算題答案1.計算像距、像高和放大率：-已知：f=100mm，u=200mm，h'=20mm-根據(jù)高斯公式：1/f=1/u+1/v-1/100=1/200+1/v-1/v=1/100-1/200=1/200-v=200mm-