2025年光學(xué)裝配考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.光學(xué)裝配中，用于檢測(cè)透鏡中心偏的常用儀器是（）。A.讀數(shù)顯微鏡B.自準(zhǔn)直儀C.干涉儀D.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2.下列光學(xué)材料中，熱膨脹系數(shù)最小的是（）。A.K9玻璃B.石英玻璃C.ZF6玻璃D.硫化鋅晶體3.裝配雙膠合透鏡時(shí)，若兩透鏡的光軸偏差超過(guò)設(shè)計(jì)要求，最可能導(dǎo)致的問(wèn)題是（）。A.色差增大B.球差增大C.像散增大D.中心偏超標(biāo)4.光學(xué)元件清洗時(shí)，若使用無(wú)水乙醇與乙醚的混合液（體積比1:1），其主要目的是（）。A.增強(qiáng)去污能力B.降低表面張力C.提高揮發(fā)性D.防止元件腐蝕5.裝配過(guò)程中，隔圈的軸向厚度公差通常應(yīng)控制在（）。A.±0.01mmB.±0.05mmC.±0.1mmD.±0.2mm6.對(duì)于鍍?cè)鐾改さ墓鈱W(xué)元件，裝配時(shí)禁止使用的工具是（）。A.竹鑷子B.橡膠吸筆C.金屬鑷子D.尼龍毛刷7.檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)同軸度時(shí)，若使用星點(diǎn)法，觀察到的星點(diǎn)像呈現(xiàn)橢圓形，則說(shuō)明系統(tǒng)存在（）。A.球差B.彗差C.像散D.中心偏8.光學(xué)膠黏劑固化過(guò)程中，若溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致（）。A.膠層收縮率增大B.膠層折射率降低C.膠層透明度下降D.膠層硬度降低9.裝配棱鏡時(shí)，若棱鏡的二面角誤差為Δα，對(duì)光束偏轉(zhuǎn)角的影響為（）。（假設(shè)光束垂直入射）A.ΔαB.2ΔαC.3ΔαD.4Δα10.光學(xué)元件在裝配前進(jìn)行應(yīng)力檢測(cè)，常用的方法是（）。A.偏振光檢測(cè)法B.超聲波檢測(cè)法C.紅外熱像法D.X射線衍射法二、填空題（每空1分，共20分）1.光學(xué)裝配中，“定中心”的核心目標(biāo)是使光學(xué)元件的________與機(jī)械基準(zhǔn)軸重合。2.常用的光學(xué)膠黏劑按固化方式可分為_(kāi)_______、________和光固化型三類(lèi)。3.透鏡的中心偏是指其________與________之間的夾角或線位移。4.裝配過(guò)程中，隔圈的材料通常選擇________或________，以避免與光學(xué)元件熱膨脹系數(shù)差異過(guò)大。5.檢測(cè)光學(xué)表面面形誤差時(shí)，干涉儀的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與被測(cè)元件需滿(mǎn)足________條件，否則會(huì)引入附加誤差。6.棱鏡裝配時(shí)，若需要調(diào)整光束的偏轉(zhuǎn)方向，通常通過(guò)改變棱鏡的________或________實(shí)現(xiàn)。7.光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)完成后，需進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試，主要包括________、________和振動(dòng)測(cè)試。8.清洗光學(xué)元件時(shí)，擦拭方向應(yīng)遵循________原則，避免反復(fù)擦拭造成表面劃傷。9.雙透鏡組裝配時(shí)，若前透鏡的光軸偏角為θ?，后透鏡的光軸偏角為θ?，且兩透鏡間距為d，則組合后的總中心偏角約為_(kāi)_______（忽略高階小量）。10.光學(xué)元件鍍膜后，表面粗糙度要求通常需優(yōu)于________（Ra值），否則會(huì)導(dǎo)致膜層附著力下降。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述光學(xué)裝配中“基準(zhǔn)傳遞”的基本流程及關(guān)鍵注意事項(xiàng)。2.分析透鏡與鏡筒配合時(shí)，過(guò)盈量過(guò)大或過(guò)小可能導(dǎo)致的問(wèn)題。3.說(shuō)明使用自準(zhǔn)直儀檢測(cè)棱鏡角度誤差的原理及操作步驟。4.列舉三種光學(xué)裝配中常用的輔助工具，并分別說(shuō)明其適用場(chǎng)景。5.闡述溫度變化對(duì)光學(xué)裝配精度的影響機(jī)制，并提出兩種補(bǔ)償措施。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某雙膠合透鏡由冕牌玻璃（n?=1.5163，ν?=64.1）和火石玻璃（n?=1.6727，ν?=32.2）組成，設(shè)計(jì)要求膠合面的曲率半徑R=50mm。裝配時(shí)測(cè)得實(shí)際膠合面的曲率半徑為R’=50.02mm，求由此引起的膠合面光焦度誤差ΔΦ（光焦度公式Φ=(n-1)(1/R?-1/R?)，假設(shè)另一表面曲率半徑無(wú)誤差）。2.某透鏡的外徑為Φ30mm，設(shè)計(jì)中心偏允許值為0.03mm（線位移）。使用定中心儀檢測(cè)時(shí)，透鏡旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微表最大讀數(shù)差為0.08mm，求該透鏡的實(shí)際中心偏是否符合要求（中心偏線位移計(jì)算公式：e=Δd/2，其中Δd為測(cè)微表讀數(shù)差）。五、綜合應(yīng)用題（20分）某實(shí)驗(yàn)室需裝配一臺(tái)焦距為200mm的望遠(yuǎn)鏡物鏡，由雙膠合透鏡（前片為正透鏡，后片為負(fù)透鏡）和場(chǎng)鏡組成。已知雙膠合透鏡的設(shè)計(jì)中心偏要求≤0.02mm，場(chǎng)鏡與雙膠合透鏡的同軸度要求≤0.05mm，所有元件均已完成清洗和鍍膜。請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述裝配流程（包括工具選擇、檢測(cè)方法、誤差調(diào)整策略），并說(shuō)明每一步驟的目的。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.D4.C5.A6.C7.D8.A9.B10.A二、填空題1.光軸2.熱固化型；室溫固化型3.光軸；機(jī)械基準(zhǔn)軸4.鋁合金；聚四氟乙烯5.共焦6.傾斜角度；旋轉(zhuǎn)角度7.溫度循環(huán)；濕度測(cè)試8.單向擦拭9.θ?+θ?10.10nm三、簡(jiǎn)答題1.基準(zhǔn)傳遞流程：①確定初始基準(zhǔn)（如鏡筒端面或內(nèi)孔軸線）；②通過(guò)精密測(cè)量工具（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光準(zhǔn)直儀）將基準(zhǔn)傳遞至第一個(gè)光學(xué)元件（如物鏡），確保其光軸與基準(zhǔn)重合；③以第一個(gè)元件為新基準(zhǔn)，依次裝調(diào)后續(xù)元件，通過(guò)自準(zhǔn)直儀或干涉儀檢測(cè)同軸度；④最終檢測(cè)系統(tǒng)整體基準(zhǔn)一致性。關(guān)鍵注意事項(xiàng)：避免基準(zhǔn)傳遞鏈過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致誤差累積；每次傳遞后需復(fù)檢基準(zhǔn)穩(wěn)定性；環(huán)境溫度需控制在20±1℃，減少熱變形影響。2.過(guò)盈量過(guò)大：可能導(dǎo)致透鏡受壓變形，產(chǎn)生應(yīng)力雙折射，影響光學(xué)性能；嚴(yán)重時(shí)會(huì)壓裂透鏡邊緣。過(guò)盈量過(guò)?。和哥R與鏡筒配合不緊密，裝配后易松動(dòng)，受振動(dòng)時(shí)中心偏易變化；溫度變化時(shí)可能因熱膨脹差異導(dǎo)致相對(duì)位移。3.原理：自準(zhǔn)直儀發(fā)出平行光，經(jīng)棱鏡反射（或折射）后返回，通過(guò)分劃板與反射像的偏移量計(jì)算角度誤差。操作步驟：①將棱鏡固定在精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，調(diào)整自準(zhǔn)直儀光軸與棱鏡入射面垂直；②記錄初始反射像位置；③旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)至理論角度，觀察反射像偏移量Δs；④根據(jù)Δs=2fΔα（f為自準(zhǔn)直儀焦距）計(jì)算角度誤差Δα。4.①竹鑷子：用于夾持未鍍膜的光學(xué)元件，竹質(zhì)柔軟不易劃傷表面；②橡膠吸筆：用于拿取小尺寸元件（如小透鏡、濾光片），通過(guò)真空吸附避免直接接觸；③定中心儀：用于透鏡與鏡筒的同軸裝調(diào)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)元件觀察測(cè)微表讀數(shù)差調(diào)整中心偏。5.影響機(jī)制：溫度變化會(huì)導(dǎo)致光學(xué)元件與機(jī)械結(jié)構(gòu)（如鏡筒）因熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生相對(duì)位移；元件內(nèi)部熱應(yīng)力可能引起折射率變化或面形畸變；膠層因熱脹冷縮導(dǎo)致厚度或折射率變化，影響光程。補(bǔ)償措施：①選擇與光學(xué)元件熱膨脹系數(shù)匹配的結(jié)構(gòu)材料（如可伐合金與石英玻璃）；②預(yù)留溫度補(bǔ)償間隙（如在隔圈與鏡筒間設(shè)計(jì)彈性墊片）；③采用主動(dòng)溫控系統(tǒng)，將裝配環(huán)境溫度穩(wěn)定在20±0.5℃。四、計(jì)算題1.解：膠合面的光焦度Φ=(n?-1)(1/R)-(n?-1)(1/R)（因雙膠合透鏡中，前片的第二面與后片的第一面為同一膠合面，故光焦度為兩者的差值）。原設(shè)計(jì)光焦度Φ?=(n?-1-n?+1)/R=(n?-n?)/R=(1.6727-1.5163)/50=0.1564/50=0.003128mm?1。實(shí)際光焦度Φ’=(n?-n?)/R’=0.1564/50.02≈0.003127mm?1。光焦度誤差ΔΦ=Φ’-Φ?≈-0.000001mm?1（可忽略不計(jì)，或因R’略大于R，實(shí)際光焦度略減小）。2.解：根據(jù)公式e=Δd/2，實(shí)際中心偏e=0.08mm/2=0.04mm。設(shè)計(jì)允許值為0.03mm，0.04mm＞0.03mm，因此不符合要求。五、綜合應(yīng)用題裝配流程：1.準(zhǔn)備階段（工具選擇）：-工具：精密鏡座（帶三維調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)）、自準(zhǔn)直儀（精度0.5″）、定中心儀（分辨率0.005mm）、無(wú)水乙醇-乙醚混合液（1:1）、竹鑷子、橡膠吸筆、光學(xué)膠（光固化型，折射率匹配）。-環(huán)境：超凈工作臺(tái)（萬(wàn)級(jí)），溫度20±0.5℃，濕度40%-60%。2.雙膠合透鏡裝調(diào)：-步驟1：清洗雙膠合透鏡（前片、后片），用竹鑷子夾持，蘸取混合液?jiǎn)蜗虿潦?，避免劃傷鍍膜面?步驟2：將前片裝入定中心儀，調(diào)整其外圓與儀器旋轉(zhuǎn)軸同軸（測(cè)微表讀數(shù)差≤0.01mm），標(biāo)記光軸方向。-步驟3：在膠合面均勻涂覆光學(xué)膠（厚度控制在20-30μm，用膠層厚度規(guī)檢測(cè)），將后片與前片貼合，通過(guò)定中心儀觀察兩透鏡外圓同軸度（測(cè)微表讀數(shù)差≤0.02mm），同時(shí)用偏振片檢查膠層內(nèi)氣泡（無(wú)直徑＞0.1mm的氣泡）。-步驟4：用紫外燈照射固化（波長(zhǎng)365nm，光照強(qiáng)度100mW/cm2，時(shí)間60s），固化后復(fù)檢中心偏（≤0.02mm），不合格則重新膠合。3.場(chǎng)鏡與雙膠合透鏡同軸裝調(diào)：-步驟1：將雙膠合透鏡固定在主鏡座上，自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)其前表面，調(diào)整鏡座使反射像與分劃板中心重合（偏差≤0.5″），此時(shí)雙膠合透鏡光軸為系統(tǒng)基準(zhǔn)軸。-步驟2：將場(chǎng)鏡裝入輔助鏡座，放置于雙膠合透鏡后方（距離按設(shè)計(jì)焦距200mm調(diào)整），用自準(zhǔn)直儀檢測(cè)場(chǎng)鏡后表面反射像：若反射像偏離分劃板中心，通過(guò)調(diào)節(jié)輔助鏡座的X、Y、θ方向（平移和傾斜）使反射像與基準(zhǔn)重合（偏差≤1″），確保同軸度≤0.05mm。4.整體檢測(cè)與固定：-步驟1：用星點(diǎn)法檢測(cè)系統(tǒng)成像質(zhì)量：點(diǎn)光源經(jīng)物鏡聚焦后，觀察焦平面星點(diǎn)像（應(yīng)為圓形，無(wú)明顯彗差或像散），若存在橢圓變形，微調(diào)場(chǎng)鏡位置。-步