光學(xué)設(shè)計(jì)考試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)中，焦距的單位是（）A.米B.厘米C.毫米2.以下哪種像差屬于單色像差（）A.色差B.球差C.位置色差3.光學(xué)材料的折射率通常用（）表示A.nB.fC.λ4.薄透鏡焦距公式為（）A.1/f=(n-1)(1/R1-1/R2)B.1/f=(n+1)(1/R1-1/R2)C.1/f=(n-1)(1/R1+1/R2)5.當(dāng)光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生（）A.全反射B.折射C.反射6.表征光學(xué)系統(tǒng)分辨率的指標(biāo)是（）A.焦距B.相對(duì)孔徑C.瑞利判據(jù)7.高斯光學(xué)中，物方主平面與像方主平面是（）A.共軛平面B.垂直平面C.平行平面8.光學(xué)系統(tǒng)中，孔徑光闌限制的是（）A.成像范圍B.成像清晰度C.軸上點(diǎn)成像光束寬度9.以下哪種透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用（）A.凹透鏡B.凸透鏡C.平凹透鏡10.光焦度的單位是（）A.米B.屈光度C.弧度二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)中的像差包括（）A.球差B.彗差C.色差D.像散2.常用的光學(xué)材料有（）A.光學(xué)玻璃B.光學(xué)晶體C.光學(xué)塑料D.金屬3.光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)有（）A.焦距B.口徑C.相對(duì)孔徑D.視場(chǎng)角4.以下哪些屬于成像光學(xué)系統(tǒng)（）A.望遠(yuǎn)鏡B.顯微鏡C.照相機(jī)D.放大鏡5.減小像差的方法有（）A.選擇合適的光學(xué)材料B.優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)C.采用復(fù)合透鏡D.增加孔徑光闌6.光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有（）A.瑞利判據(jù)B.分辨率C.點(diǎn)列圖D.光學(xué)傳遞函數(shù)7.影響光學(xué)系統(tǒng)景深的因素有（）A.焦距B.相對(duì)孔徑C.物距D.像距8.以下關(guān)于光的傳播正確的有（）A.光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播B.光會(huì)發(fā)生反射和折射C.光具有波動(dòng)性D.光具有粒子性9.光學(xué)系統(tǒng)中的光闌有（）A.孔徑光闌B.視場(chǎng)光闌C.消雜光光闌D.漸暈光闌10.光學(xué)系統(tǒng)的特性曲線包括（）A.焦距特性曲線B.像差特性曲線C.色差特性曲線D.分辨率特性曲線三、判斷題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)的焦距越長(zhǎng)，其放大倍率越小。（）2.色差是由于不同顏色光的折射率不同引起的。（）3.薄透鏡的光心位于透鏡的中心。（）4.光闌一定位于光學(xué)系統(tǒng)的最前端。（）5.增大光學(xué)系統(tǒng)的相對(duì)孔徑可以提高分辨率。（）6.球差對(duì)所有物點(diǎn)都有相同的影響。（）7.光學(xué)傳遞函數(shù)可以全面評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。（）8.光線在反射和折射過(guò)程中，頻率會(huì)發(fā)生變化。（）9.凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。（）10.光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角越大，成像范圍越大。（）四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共4題）1.簡(jiǎn)述光學(xué)設(shè)計(jì)的主要步驟。答案：確定設(shè)計(jì)要求，包括焦距、視場(chǎng)、孔徑等參數(shù)；選擇光學(xué)材料；進(jìn)行初始結(jié)構(gòu)計(jì)算；分析像差，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)；評(píng)價(jià)成像質(zhì)量，若不滿足要求則反復(fù)優(yōu)化。2.什么是像差？列舉幾種常見像差。答案：實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成像與理想成像的差異叫像差。常見像差有球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、色差（位置色差、倍率色差）。3.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中孔徑光闌的作用。答案：孔徑光闌限制軸上點(diǎn)成像光束寬度，決定進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的光能量，影響像的亮度和分辨率，其位置還可能影響某些像差的大小。4.簡(jiǎn)述光焦度的概念及與焦距的關(guān)系。答案：光焦度是表示光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光線偏折能力的量。其與焦距關(guān)系為光焦度φ=1/f（f為焦距），單位是屈光度，焦距越短，光焦度越大，對(duì)光線偏折能力越強(qiáng)。五、討論題（每題5分，共4題）1.討論在設(shè)計(jì)高分辨率光學(xué)系統(tǒng)時(shí)需要考慮哪些因素？答案：要考慮減小像差，如優(yōu)化結(jié)構(gòu)和選材料；增大相對(duì)孔徑；采用合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)形式；精確控制加工和裝配精度，以保證光線傳播準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。2.如何在光學(xué)設(shè)計(jì)中平衡成像質(zhì)量和成本？答案：可選用性價(jià)比高的光學(xué)材料；簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少鏡片數(shù)量；采用成熟的制造工藝降低加工難度；優(yōu)化設(shè)計(jì)使系統(tǒng)滿足基本成像質(zhì)量要求同時(shí)不過(guò)分追求高精度，從而控制成本。3.談?wù)劰鈱W(xué)設(shè)計(jì)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。答案：應(yīng)用于攝影、醫(yī)療、通信、航空航天等領(lǐng)域。發(fā)展趨勢(shì)是向高分辨率、小型化、集成化方向發(fā)展，與新興技術(shù)如人工智能結(jié)合，開發(fā)新型光學(xué)材料和設(shè)計(jì)方法。4.討論光學(xué)系統(tǒng)中不同光闌對(duì)成像的綜合影響。答案：孔徑光闌決定光能量和分辨率；視場(chǎng)光闌限制成像范圍；消雜光光闌減少雜光干擾，提高成像對(duì)比度；漸暈光闌控制邊緣光線，影響像面均勻度。共同作用影響成像質(zhì)量。答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.A4.A5.A6.C7.A8.C9.B10.B二、多項(xiàng)選擇題1.ABCD2.ABC3.ABCD4.ABCD5