2026年光學(xué)工程基礎(chǔ)考前綜合復(fù)習(xí)強(qiáng)化題及參考答案一、單選題（每題2分，共20題）1.在光學(xué)系統(tǒng)中，光闌的主要作用是（）。A.增強(qiáng)成像質(zhì)量B.控制光通量C.減少像差D.提高透過(guò)率2.光學(xué)系統(tǒng)中的色差主要來(lái)源于（）。A.球差B.像散C.色差（色散）D.像場(chǎng)彎曲3.光學(xué)薄膜的反射率主要取決于（）。A.薄膜厚度B.介質(zhì)折射率C.入射角D.以上都是4.光纖通信中，光的全反射條件是由（）。A.光纖折射率決定B.包層折射率決定C.材料密度決定D.外界環(huán)境決定5.激光器中，光諧振腔的作用是（）。A.增強(qiáng)光子密度B.減少光子密度C.阻止光子傳播D.以上都不是6.光學(xué)系統(tǒng)中的阿貝成像定律適用于（）。A.所有成像系統(tǒng)B.理想成像系統(tǒng)C.復(fù)雜成像系統(tǒng)D.以上都不是7.光學(xué)衍射中，夫瑯禾費(fèi)衍射與菲涅耳衍射的區(qū)別在于（）。A.衍射屏的大小B.觀察距離C.光源類(lèi)型D.以上都是8.光學(xué)系統(tǒng)中的畸變主要是由（）。A.球差引起B(yǎng).色差引起C.像散引起D.畸變自身引起9.光學(xué)測(cè)量中，干涉測(cè)量的精度主要取決于（）。A.干涉儀穩(wěn)定性B.光源相干性C.測(cè)量環(huán)境振動(dòng)D.以上都是10.光學(xué)系統(tǒng)中的光闌孔徑主要影響（）。A.分辨率B.光通量C.像差D.以上都是二、多選題（每題3分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)中的像差包括（）。A.球差B.色差C.像散D.像場(chǎng)彎曲E.畸變2.光學(xué)薄膜的主要功能有（）。A.增透B.高反C.分束D.調(diào)色E.增強(qiáng)衍射3.光纖通信中，色散的影響包括（）。A.增加傳輸損耗B.引起脈沖展寬C.減少傳輸距離D.提高傳輸速率E.以上都不是4.激光器的關(guān)鍵參數(shù)包括（）。A.輸出功率B.光譜寬度C.光束質(zhì)量D.調(diào)諧范圍E.噪聲水平5.光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括（）。A.分辨率B.色差C.畸變D.像場(chǎng)彎曲E.像差6.光學(xué)衍射的應(yīng)用包括（）。A.光學(xué)成像B.光學(xué)測(cè)量C.光學(xué)加密D.光學(xué)傳感E.以上都是7.光學(xué)干涉儀的類(lèi)型包括（）。A.邁克爾遜干涉儀B.法布里-珀羅干涉儀C.牛頓環(huán)D.泰曼-格林干涉儀E.以上都是8.光學(xué)系統(tǒng)中的光闌類(lèi)型包括（）。A.入瞳B.出瞳C.照明光闌D.物光闌E.背景光闌9.光學(xué)薄膜的制備方法包括（）。A.蒸鍍B.濺射C.化學(xué)氣相沉積D.溶膠-凝膠法E.以上都是10.光纖傳感器的類(lèi)型包括（）。A.基于折射率變化B.基于相位變化C.基于溫度變化D.基于應(yīng)力變化E.以上都是三、判斷題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)的阿貝成像定律表明，系統(tǒng)必須滿(mǎn)足λ/NA條件才能實(shí)現(xiàn)理想成像。（）2.光學(xué)薄膜的增透效果最佳時(shí)，薄膜厚度應(yīng)為入射光波長(zhǎng)的一半。（）3.光纖通信中，色散是限制傳輸距離的主要因素之一。（）4.激光器的輸出功率越高，光束質(zhì)量越好。（）5.光學(xué)系統(tǒng)的畸變是由于物面不同點(diǎn)的成像放大率不同引起的。（）6.光學(xué)干涉測(cè)量中，兩束光的相位差越大，干涉條紋越清晰。（）7.光學(xué)薄膜的制備精度越高，其光學(xué)性能越好。（）8.光纖中的全反射會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減。（）9.光學(xué)系統(tǒng)的像差只能通過(guò)增加透鏡數(shù)量來(lái)消除。（）10.光學(xué)衍射只能產(chǎn)生暗紋，無(wú)法產(chǎn)生亮紋。（）四、填空題（每題2分，共10題）1.光學(xué)系統(tǒng)中的入瞳直徑?jīng)Q定了系統(tǒng)的__________。2.光學(xué)薄膜的反射率公式為R=(n?2-n?2)/(n?2+n?2)，其中n?和n?分別表示__________和__________的折射率。3.光纖通信中，色散補(bǔ)償技術(shù)通常采用__________或__________方法。4.激光器的諧振腔長(zhǎng)度通常為激光波長(zhǎng)的__________倍。5.光學(xué)系統(tǒng)的畸變分為_(kāi)_________和__________兩種類(lèi)型。6.光學(xué)干涉測(cè)量中，邁克爾遜干涉儀的精度可達(dá)__________量級(jí)。7.光學(xué)薄膜的制備過(guò)程中，蒸鍍速率對(duì)薄膜厚度的影響較大，通常需要__________控制。8.光纖中的全反射臨界角計(jì)算公式為θc=arcsin(n?/n?)，其中n?和n?分別表示__________和__________的折射率。9.光學(xué)系統(tǒng)的像差包括球差、色差、像散、__________和__________。10.光學(xué)衍射中，夫瑯禾費(fèi)衍射的觀察屏位于__________遠(yuǎn)處。五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）1.簡(jiǎn)述光學(xué)系統(tǒng)中的色差及其消除方法。2.簡(jiǎn)述光纖通信中色散的影響及其補(bǔ)償方法。3.簡(jiǎn)述激光器的諧振腔類(lèi)型及其特點(diǎn)。4.簡(jiǎn)述光學(xué)薄膜的制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。5.簡(jiǎn)述光學(xué)干涉測(cè)量的原理及其應(yīng)用。6.簡(jiǎn)述光學(xué)衍射的原理及其應(yīng)用。六、計(jì)算題（每題10分，共4題）1.已知一光學(xué)系統(tǒng)的入瞳直徑為20mm，工作波長(zhǎng)為550nm，計(jì)算該系統(tǒng)的數(shù)值孔徑（NA）。2.已知一光學(xué)薄膜的折射率為1.5，入射介質(zhì)折射率為1.0，計(jì)算該薄膜在入射角為45°時(shí)的反射率。3.已知一光纖的包層折射率為1.46，纖芯折射率為1.48，計(jì)算該光纖的全反射臨界角。4.已知一激光器的諧振腔長(zhǎng)度為1m，激光波長(zhǎng)為500nm，計(jì)算該激光器的縱模間隔。參考答案及解析一、單選題1.B解析：光闌的主要作用是限制光通量，減少系統(tǒng)中的雜散光，從而提高成像質(zhì)量。2.C解析：色差是由于不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)中折射率不同導(dǎo)致的成像位置差異。3.D解析：光學(xué)薄膜的反射率受薄膜厚度、介質(zhì)折射率和入射角共同影響。4.A解析：光的全反射條件取決于光纖纖芯和包層的折射率差異。5.A解析：光諧振腔通過(guò)多次反射增強(qiáng)光子密度，實(shí)現(xiàn)激光輸出。6.B解析：阿貝成像定律適用于理想成像系統(tǒng)，即滿(mǎn)足λ/NA條件。7.D解析：夫瑯禾費(fèi)衍射觀察距離遠(yuǎn)，菲涅耳衍射觀察距離近，且衍射屏大小和光源類(lèi)型也不同。8.D解析：畸變是像面相對(duì)于理想像面的扭曲，由不同視場(chǎng)的放大率差異引起。9.D解析：干涉測(cè)量的精度受干涉儀穩(wěn)定性、光源相干性和環(huán)境振動(dòng)共同影響。10.B解析：光闌孔徑直接影響系統(tǒng)的光通量，進(jìn)而影響成像亮度。二、多選題1.A,B,C,D,E解析：光學(xué)系統(tǒng)的像差包括球差、色差、像散、像場(chǎng)彎曲和畸變。2.A,B,C,D,E解析：光學(xué)薄膜的功能包括增透、高反、分束、調(diào)色和增強(qiáng)衍射。3.B,C,E解析：色散會(huì)導(dǎo)致脈沖展寬、傳輸距離減少，但不會(huì)增加傳輸損耗或提高傳輸速率。4.A,B,C,D,E解析：激光器的關(guān)鍵參數(shù)包括輸出功率、光譜寬度、光束質(zhì)量、調(diào)諧范圍和噪聲水平。5.A,B,C,D,E解析：光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括分辨率、色差、畸變、像場(chǎng)彎曲和像差。6.A,B,C,D,E解析：光學(xué)衍射的應(yīng)用包括成像、測(cè)量、加密、傳感等。7.A,B,C,D,E解析：光學(xué)干涉儀的類(lèi)型包括邁克爾遜、法布里-珀羅、牛頓環(huán)、泰曼-格林等。8.A,B,C,D,E解析：光學(xué)系統(tǒng)的光闌類(lèi)型包括入瞳、出瞳、照明光闌、物光闌和背景光闌。9.A,B,C,D,E解析：光學(xué)薄膜的制備方法包括蒸鍍、濺射、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠法等。10.A,B,C,D,E解析：光纖傳感器的類(lèi)型包括基于折射率變化、相位變化、溫度變化、應(yīng)力變化等。三、判斷題1.正確解析：阿貝成像定律要求λ/NA條件，即數(shù)值孔徑越大，成像分辨率越高。2.錯(cuò)誤解析：增透膜的最佳厚度通常為入射光波長(zhǎng)四分之一，而非一半。3.正確解析：色散會(huì)導(dǎo)致脈沖展寬，限制傳輸距離。4.錯(cuò)誤解析：輸出功率高并不一定意味著光束質(zhì)量好，兩者需綜合考慮。5.正確解析：畸變是物面不同點(diǎn)的成像放大率差異導(dǎo)致的像面扭曲。6.錯(cuò)誤解析：相位差越大，干涉條紋對(duì)比度越低，而非越清晰。7.正確解析：薄膜制備精度越高，光學(xué)性能越好。8.錯(cuò)誤解析：全反射不會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減，反而能有效傳輸光信號(hào)。9.錯(cuò)誤解析：像差可通過(guò)優(yōu)化透鏡設(shè)計(jì)或增加補(bǔ)償透鏡來(lái)消除，而非單純?cè)黾油哥R數(shù)量。10.錯(cuò)誤解析：光學(xué)衍射既可產(chǎn)生暗紋，也可產(chǎn)生亮紋（如零級(jí)衍射）。四、填空題1.光通量解析：入瞳直徑?jīng)Q定了系統(tǒng)接收的光通量，進(jìn)而影響成像亮度。2.入射介質(zhì)，薄膜解析：反射率公式中的n?和n?分別表示入射介質(zhì)和薄膜的折射率。3.色散補(bǔ)償模塊，色散抵消光纖解析：色散補(bǔ)償技術(shù)通常采用色散補(bǔ)償模塊或色散抵消光纖方法。4.整數(shù)倍解析：諧振腔長(zhǎng)度通常為激光波長(zhǎng)的整數(shù)倍，以實(shí)現(xiàn)共振條件。5.枕形畸變，桶形畸變解析：畸變分為枕形和桶形兩種類(lèi)型，分別對(duì)應(yīng)像面凸起和凹陷。6.納米級(jí)解析：邁克爾遜干涉儀的精度可達(dá)納米級(jí)，適用于精密測(cè)量。7.精確控制解析：蒸鍍速率對(duì)薄膜厚度影響較大，需精確控制以獲得均勻薄膜。8.纖芯，包層解析：全反射臨界角計(jì)算公式中的n?和n?分別表示纖芯和包層的折射率。9.場(chǎng)曲，畸變解析：光學(xué)系統(tǒng)的像差包括球差、色差、像散、場(chǎng)曲和畸變。10.無(wú)限遠(yuǎn)解析：夫瑯禾費(fèi)衍射的觀察屏位于無(wú)限遠(yuǎn)處，適用于遠(yuǎn)場(chǎng)衍射。五、簡(jiǎn)答題1.色差及其消除方法色差是指不同波長(zhǎng)的光在介質(zhì)中折射率不同，導(dǎo)致成像位置差異的現(xiàn)象。消除方法包括：-使用色散補(bǔ)償透鏡（如阿貝補(bǔ)償透鏡）；-采用多色光源或?yàn)V光片；-優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使不同波長(zhǎng)滿(mǎn)足相同成像條件。2.光纖通信中色散的影響及其補(bǔ)償方法色散會(huì)導(dǎo)致脈沖展寬，限制傳輸距離。補(bǔ)償方法包括：-使用色散補(bǔ)償模塊；-采用色散抵消光纖；-調(diào)整光源波長(zhǎng)，使其在低色散區(qū)域工作。3.激光器的諧振腔類(lèi)型及其特點(diǎn)-平行腔（法布里-珀羅腔）：高Q值，輸出功率高，適用于連續(xù)波激光器。-穩(wěn)定腔：輸出功率穩(wěn)定，適用于高功率激光器。-非穩(wěn)定腔：輸出功率高，但穩(wěn)定性較差，適用于脈沖激光器。4.光學(xué)薄膜的制備方法及其優(yōu)缺點(diǎn)-蒸鍍：優(yōu)點(diǎn)是均勻性好，缺點(diǎn)是速率較慢。-濺射：優(yōu)點(diǎn)是速率快，缺點(diǎn)是均勻性稍差。-化學(xué)氣相沉積：優(yōu)點(diǎn)是可制備復(fù)雜薄膜，缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜。5.光學(xué)干涉測(cè)量的原理及其應(yīng)用原理：利用光的干涉現(xiàn)象測(cè)量微小位移、厚度或折射率變化。應(yīng)用包括：-精密長(zhǎng)度測(cè)量；-折射率測(cè)量；-應(yīng)力測(cè)量。6.光學(xué)衍射的原理及其應(yīng)用原理：光通過(guò)小孔或狹縫時(shí)發(fā)生彎曲傳播的現(xiàn)象。應(yīng)用包括：-光學(xué)成像（如衍射光學(xué)）；-光學(xué)測(cè)量（如衍射光柵）；-光學(xué)加密（如全息技術(shù)）。六、計(jì)算題1.數(shù)值孔徑計(jì)算NA=nsin(θ)=n√(1-(λ/D)2)其中n為介質(zhì)折射率（通常取1），λ為波長(zhǎng)，D為入瞳直徑。NA=1√(1-(550nm/20mm)2)≈0.9982.薄膜反射