2025年眼視光工程考研光學(xué)設(shè)計(jì)專項(xiàng)訓(xùn)練試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.光的折射定律（斯涅爾定律）描述了什么關(guān)系？A.入射角與折射角成正比B.入射角正弦與折射角正弦成正比C.入射角正弦與折射角正弦成反比D.入射角與折射角成反比2.對(duì)于一個(gè)理想薄透鏡，其光焦度取決于：A.透鏡厚度B.透鏡材料折射率C.透鏡半徑D.以上所有因素3.在光學(xué)系統(tǒng)中，決定實(shí)際成像區(qū)域大小的是：A.焦距B.光闌C.物距D.像距4.下列哪種像差屬于單色像差？A.色差B.球差C.像散D.畸變5.眼睛的“簡(jiǎn)化眼”模型主要由什么構(gòu)成？A.晶狀體和玻璃體B.視網(wǎng)膜和黃斑C.瞳孔和虹膜D.晶狀體和一個(gè)等效透鏡6.凸透鏡使平行光線匯聚，其光焦度為正值；凹透鏡使平行光線發(fā)散，其光焦度為：A.正值B.負(fù)值C.零D.不確定7.當(dāng)物體位于凸透鏡的焦距以內(nèi)時(shí)，透過透鏡形成的是：A.放大的實(shí)像B.縮小的實(shí)像C.放大的虛像D.縮小的虛像8.在眼鏡片設(shè)計(jì)中，非球面表面主要用來：A.增加透鏡直徑B.改善邊緣像差C.增強(qiáng)透光率D.減小折射率9.檢影鏡利用了哪種光學(xué)原理？A.折射B.反射C.透射D.干涉10.眼科屈光不正主要指：A.視野縮小B.視角變窄C.眼球前后徑異常或折光力異常D.眼球轉(zhuǎn)動(dòng)受限二、填空題（每空1分，共15分）1.幾何光學(xué)三大基本定律是：______、______和光的直線傳播定律。2.透鏡的焦距與其光焦度成______比，關(guān)系式為φ=______。3.光學(xué)系統(tǒng)中限制光束通過的區(qū)域稱為______，它決定了系統(tǒng)的視場(chǎng)和成像光束的粗細(xì)。4.像差可分為單色像差和______像差，其中單色像差包括球差、彗差、像散、場(chǎng)曲和______。5.眼睛的調(diào)節(jié)是指改變______的折光能力，以看清遠(yuǎn)近不同距離的物體。6.真實(shí)眼睛的折光系統(tǒng)主要包括角膜、______、______和玻璃體。7.近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在______，遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在______。8.漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是在______區(qū)域提供不同的屈光力。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述球差的定義及其對(duì)成像質(zhì)量的影響。2.簡(jiǎn)述眼科學(xué)中“高階像差”的概念及其與視覺質(zhì)量的關(guān)系。3.簡(jiǎn)述薄透鏡組合成等效透鏡的基本原理。4.簡(jiǎn)述選擇眼鏡片材料時(shí)需要考慮的主要因素。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一薄凸透鏡的焦距為+20cm，物高為10mm，物體位于透鏡前30cm處。求像距、像高，并判斷成像性質(zhì)（放大率、實(shí)像或虛像、正立或倒立）。2.一人需配戴矯正近視的眼鏡，其屈光度為-4.00D。試計(jì)算該眼鏡片的焦距，并說明其是凸透鏡還是凹透鏡。3.簡(jiǎn)單分析一個(gè)由一個(gè)焦距為f?的凸透鏡和一個(gè)焦距為f?的凹透鏡（f?<0）組成的透鏡組，當(dāng)物體位于凸透鏡前距離為u?處時(shí)，該透鏡組的光學(xué)特性。五、設(shè)計(jì)分析題（15分）試分析設(shè)計(jì)一個(gè)用于簡(jiǎn)單放大微小物體（如顯微鏡物鏡前端）的光學(xué)系統(tǒng)，要求系統(tǒng)盡量短，并簡(jiǎn)要說明選擇何種類型的光學(xué)系統(tǒng)（如透鏡類型、反射系統(tǒng)等）及其理由，并提及需要關(guān)注的主要像差。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.A6.B7.C8.B9.B10.C二、填空題1.光的反射定律；光的折射定律2.反；1/f3.光闌4.色差；畸變5.晶狀體6.晶狀體；瞳孔7.遠(yuǎn)方；近方8.視力范圍三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：定義球差（同一入射孔徑不同子午面成像點(diǎn)的軸向距離差異）。影響（導(dǎo)致軸上點(diǎn)不同孔徑成像彌散斑大小不一，降低成像清晰度和對(duì)比度）。2.解析思路：定義高階像差（不屬于球差、彗差、像散、場(chǎng)曲和畸變等基本像差，如三階像差）。關(guān)系（通常隨屈光力增加和光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜度提高而更顯著，是導(dǎo)致視覺質(zhì)量下降，尤其高階像差矯正困難的重要原因）。3.解析思路：原理（利用薄透鏡成像公式和光路可逆原理，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明兩個(gè)薄透鏡組合后的等效焦距由兩個(gè)透鏡的焦距和它們之間的間隔決定）。公式（1/f_eq=1/f?+1/f?-d/f?f?，其中f_eq為等效焦距，f?、f?為單個(gè)透鏡焦距，d為間隔）。4.解析思路：因素（屈光力/度數(shù)；折射率；阿貝數(shù)（色散指標(biāo)）；重量；厚度；表面形狀；透光率；生物相容性/安全性；成本；美觀性等）。四、計(jì)算題1.解析思路：使用薄透鏡高斯公式1/f=1/u+1/v，其中f=20cm，u=-30cm，代入求解v。得到v=+60cm（像距）。計(jì)算放大率M=-v/u=-60/-30=+2。判斷成像性質(zhì)：v為正值，成實(shí)像；M為正值，放大；物在二倍焦距以外，成倒立縮小的實(shí)像。解答：v=(f*u)/(u-f)=(20*(-30))/(-30-20)=60cm。M=-v/u=-60/(-30)=2。成像為倒立、放大的實(shí)像，位于透鏡后60cm處。2.解析思路：利用屈光度與焦距關(guān)系D=1/f(單位：米)。屈光度D=-4.00D，則焦距f=1/D=1/(-4.00)=-0.25m=-25cm。凹透鏡焦距為負(fù)值。解答：焦距f=1/D=1/(-4.00)=-0.25m=-25cm。該眼鏡片為凹透鏡。3.解析思路：分析透鏡組成像。光線先經(jīng)f?凸透鏡折射，再經(jīng)f?凹透鏡折射。根據(jù)透鏡成像公式分別計(jì)算兩次成像，或使用組合焦距公式計(jì)算等效焦距，再代入高斯公式求解最終像距。分析結(jié)果需說明系統(tǒng)是正透鏡組還是負(fù)透鏡組，以及其成像特性（如能成實(shí)像或虛像）。解答：設(shè)物體經(jīng)f?凸透鏡成像于A點(diǎn)，A點(diǎn)對(duì)f?凹透鏡相當(dāng)于物點(diǎn)。利用公式1/v?=1/u+1/f?求A點(diǎn)像距v?。再利用公式1/v?=1/v?+1/f?求最終像距v?。分析v?的正負(fù)判斷成像虛實(shí)。此透鏡組等效焦距f_eq=(f?f?)/(f?+f?-d)，根據(jù)f?、f?、d值判斷f_eq正負(fù)，確定透鏡組性質(zhì)。若f_eq為正，則系統(tǒng)為正透鏡組；若f_eq為負(fù)，則為負(fù)透鏡組。具體成像特性需根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定。五、設(shè)計(jì)分析題解析思路：分析需求（放大微小物體，系統(tǒng)需短）。選擇系統(tǒng)類型（考慮放大倍數(shù)、工作距離、系統(tǒng)長(zhǎng)度等因素，顯微鏡物鏡常采用正透鏡組或反射系統(tǒng)）。說明理由（如正透鏡組可提供較短的工作距離和較高的放大倍數(shù)，反射系統(tǒng)可避免色差且可能更短）。提及主要像差（如正透鏡組需關(guān)注球差、慧差、色差；反射系統(tǒng)需關(guān)注球差、慧差）。結(jié)合具體設(shè)計(jì)考慮（如使用非球面、多膠合透鏡或反射式結(jié)構(gòu)等來校正像差）。解答：設(shè)計(jì)一個(gè)用于放大微小物體的光學(xué)系統(tǒng)，可采用正透鏡組（如復(fù)消色差物鏡）或反射系統(tǒng)（如阿貝式物鏡）。選擇正透鏡組理由是結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟，可實(shí)現(xiàn)較高的放大倍數(shù)和較短的工作距離