2025年華中科技大學(xué)啟明學(xué)院光電信息光學(xué)設(shè)計(jì)考試試題及答案考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡分為凸透鏡和凹透鏡，以下哪種透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用？（）A.凸透鏡B.凹透鏡C.以上兩種都有D.以上兩種都沒(méi)有2.光的干涉現(xiàn)象通常出現(xiàn)在什么情況下？（）A.相干光通過(guò)一個(gè)雙縫B.光波在介質(zhì)中傳播C.光波在空間中傳播D.光波經(jīng)過(guò)反射或折射3.光的衍射現(xiàn)象最明顯發(fā)生在什么情況下？（）A.光波通過(guò)一個(gè)小孔B.光波通過(guò)一個(gè)狹縫C.光波在空氣中傳播D.光波通過(guò)一個(gè)平面4.光的偏振現(xiàn)象是由什么引起的？（）A.光波的振幅變化B.光波的相位變化C.光波的電場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)D.光波的磁場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)5.在光學(xué)設(shè)計(jì)中，以下哪個(gè)參數(shù)與系統(tǒng)的分辨率直接相關(guān)？（）A.焦距B.物距C.系統(tǒng)的數(shù)值孔徑D.系統(tǒng)的視場(chǎng)角二、填空題（每題3分，共20分）1.光學(xué)系統(tǒng)中的物距與像距的關(guān)系可以用_______定律來(lái)描述。2.單色光通過(guò)兩個(gè)平行的狹縫會(huì)產(chǎn)生_______現(xiàn)象。3.光的波長(zhǎng)、頻率和波速之間的關(guān)系可以用_______公式表示。4.在透鏡系統(tǒng)中，光線通過(guò)焦點(diǎn)時(shí)，其光線與光軸之間的夾角稱為_(kāi)______。5.光學(xué)系統(tǒng)的像差主要有_______、_______和_______三種。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中透鏡的類型及其特點(diǎn)。2.解釋什么是光的干涉現(xiàn)象，并舉例說(shuō)明其在光學(xué)中的應(yīng)用。3.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中常見(jiàn)的像差及其對(duì)成像質(zhì)量的影響。4.描述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何考慮數(shù)值孔徑對(duì)系統(tǒng)性能的影響。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一束波長(zhǎng)為600nm的平行光垂直照射到一焦距為200mm的凸透鏡上，求像距和成像大小。2.設(shè)有一薄透鏡，其前表面曲率半徑為200mm，后表面曲率半徑為150mm，透鏡材料折射率為1.5，求該透鏡的焦距。3.一光學(xué)系統(tǒng)，物距為500mm，物高為100mm，焦距為200mm，求像距和像高。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.A解析：凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。2.A解析：相干光通過(guò)雙縫時(shí)，由于光的干涉，會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。3.B解析：光波通過(guò)狹縫時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射現(xiàn)象最明顯時(shí)，狹縫寬度與光波波長(zhǎng)相當(dāng)。4.C解析：光的偏振現(xiàn)象是由光波的電場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)引起的。5.C解析：系統(tǒng)的數(shù)值孔徑?jīng)Q定了系統(tǒng)收集光的能力，進(jìn)而影響系統(tǒng)的分辨率。二、填空題（每題3分，共20分）1.透鏡公式解析：透鏡公式描述了物距、像距和焦距之間的關(guān)系。2.干涉條紋解析：相干光通過(guò)雙縫后，由于光程差產(chǎn)生干涉，形成明暗相間的條紋。3.c=fλ解析：光速、頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系，其中c為光速，f為頻率，λ為波長(zhǎng)。4.主焦點(diǎn)解析：光線通過(guò)焦點(diǎn)時(shí)，與光軸的夾角為0度，此時(shí)光線與光軸平行。5.球差、場(chǎng)曲、色差解析：這三種像差是光學(xué)系統(tǒng)中常見(jiàn)的幾何像差。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。凸透鏡適用于放大成像，凹透鏡適用于縮小成像。2.光的干涉現(xiàn)象是指兩束或多束相干光波相遇時(shí)，產(chǎn)生的明暗相間的干涉條紋。應(yīng)用：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、邁克爾遜干涉儀等。3.像差是指光學(xué)系統(tǒng)中成像時(shí)產(chǎn)生的誤差，包括球差、場(chǎng)曲、色差等。球差導(dǎo)致邊緣和中心成像不清晰，場(chǎng)曲導(dǎo)致不同高度成像不重合，色差導(dǎo)致不同波長(zhǎng)成像不重合。4.數(shù)值孔徑（NA）是光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了系統(tǒng)收集光的能力。數(shù)值孔徑越大，系統(tǒng)對(duì)光的收集能力越強(qiáng)，成像質(zhì)量越好。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.像距v=-200mm，成像大小M=-0.5解析：使用透鏡公式1/f=1/v+1/u，代入物距u=200mm和焦距f=200mm，計(jì)算得到像距v=-200mm，成像大小M=-0.5。2.焦距f=100mm解析：使用透鏡公式1/f=(n-1)(1/R1-1/R2)，代入折射率n=1.5，曲率半徑R1=200mm，R2=150mm，計(jì)算得到焦距f=100mm。3.像距v=200mm，像高h(yuǎn)=50mm解析：使用透鏡公式1