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1、 第七章 典型光學(xué)系統(tǒng)
1．一個人近視程度是（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是，求：
（1）遠點距離；
（2）其近點距離；
（3）配戴100度近視鏡，求該鏡的焦距；
（4）戴上該近視鏡后，求看清的遠點距離；
（5）戴上該近視鏡后，求看清的近點距離。
解： ①
∴
②
∴
③ ∴
④
⑤
2．一放大鏡焦距，通光孔徑，眼睛距放大鏡為，像距離眼睛在明視距
2、離，漸暈系數(shù)為，試求（1） 視覺放大率；（2）線視場；（3）物體的位置。
eye
●
已知：放大鏡
求：① Γ ② 2y ③l
解：①
②由可得：
∴
∴
∴
方法二：
③
3、
3．一顯微鏡物鏡的垂軸放大率為，數(shù)值孔徑，共扼距，物鏡框是孔徑光闌，目鏡焦距。
（1）求顯微鏡的視覺放大率。
（2）求出射光瞳直徑。
（3）求出射光瞳距離（鏡目距）。
（4）斜入射照明時，，求顯微鏡的分辨率。
（5）求物鏡的通光孔徑。
（6）射物高，漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。
已知：顯微物鏡 共軛距物鏡框為孔徑光闌
①
②
③
●
●
●
A
孔
由物鏡成象關(guān)系:
4、
④道威判斷
⑤目鏡的
⑥
時
5、
4．欲分辨的微小物體，使用波長，斜入射照明，問：
（1）??? 顯微鏡的視覺放大率最小應(yīng)多大？
（2）??? 數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合？
??????? 視場光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明 的大小
???????? ?
????????
?????????
?????????
5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑，物體大小，照明燈絲面積1.2×1.2,燈絲到物面的距離100mm,采用臨界照明,求聚光鏡焦距和通光孔徑。
已知 燈絲面積 1.2×1.2
燈絲到物面的距離100mm 臨界照明
求: 和通光孔徑.
6、
聚
物
解:
∴
∴
6．為看清4km處相隔150mm的兩個點（設(shè)），若用開普勒望遠鏡觀察，則：
（1）求開普勒望遠鏡的
7、工作放大倍率；
（2）若筒長，求物鏡和目鏡的焦距；
（3）物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離；
（4）為滿足工作放大率的要求，求物鏡的通光孔徑；
（5）視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動量；
（6）若物方視場角求象方視場角；
(7)漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。
已知：
解： ① （rad）
有效放大率
工作放大率
②
③ 求
8、
④
⑤對于
代入公式
整理得：
∴mm
對于
目
⑥
9、
⑦
7.一開普勒望遠鏡,五經(jīng)焦距,目鏡的焦距為,物方視場角,漸暈系數(shù),為了使目鏡通光孔徑,在物鏡后焦平面上放一場鏡,試:
(1)求場鏡焦距;
(2)若該場鏡是平面在前的平凸薄透鏡,折射率,求其球面的曲率半徑。
●
物
孔闌
場鏡
目
①
∴
②
其中
10、代入求得：
9．一個照明器由燈泡和聚光鏡組成，已知聚光鏡焦距，通光孔徑，要求照明距離為5m遠直徑為3m的圓，試問燈泡應(yīng)安裝在什么位置。
●
●
已知： 5m處3m直徑光照明
求 l
解：
11.用電視攝象機監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光亮度為，光學(xué)系統(tǒng)的透過濾為0.6，攝象管靶面要求照度為，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈。
?解：
?????????????? ?
14．開普勒望遠鏡的筒長255mm，，，，無漸暈，
11、
（1）求物鏡和目鏡的焦距；
（2）目鏡的通光孔徑和出瞳距；
（3）在物鏡焦面處放一場鏡，其焦距為，求新的出瞳距和目鏡的通光孔徑；
（4）目鏡的視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動量。
孔闌
出瞳
x
y
① 解得
②
由三角形相似得：
有大三角形相似得：
③
物
目
場
物鏡經(jīng)場鏡成像
12、
經(jīng)目鏡成像
④
15．一透鏡焦距，如在其前邊放置一個的開普勒望遠鏡，求組合后系統(tǒng)的像方基點位置和焦距，并畫出光路圖。）
解：,???????????????? 求得：
?????????????
?????????????
答：組合后的焦距是-180mm?；c位置如圖所示。
其光路圖如下所示：
f3'=30
-h2
-f'
F3'(F')
F1'(F2)
h1
-fe
H'
fo'
物鏡
目鏡
13、
lH'
?
?
?
?
?
?
?
?
?
16．已知，的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成實像B位于第一球面前，如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透鏡的折射率n。（）
l2
-l3
-l2'=-l3'
-l=50
d
B'
A
B
A'
l1'
解：
?
?
?
?
?
?
?
??????? 設(shè)：透鏡的折射率為n
??????? 物點A經(jīng)折射成像在A'處，將已知條件代入公式 ?得
??????????????? ??????
14、????????????????????????? ----①
??????? A'經(jīng)反射后，成像于B'點。故將，代入反射面公式，得：??????? ?????????????????????????????????? ----②
??????? B'點再經(jīng)折射成像在B點。根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B'點視為像，有，代入折射公式，得：
??????????????????????????? ?????????????????????????????????? ----③
????????????? 由①②③式解得：?????????????
答：透鏡的折射率為1.6。
17．
15、已知物鏡焦距為，相對孔徑，對無窮遠物體成像時，由物鏡第一面到像平面的距離為，物鏡最后一面到像平面的距離為。
（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（
（2）若用該物鏡構(gòu)成開普勒望遠鏡，出瞳大小為，求望遠鏡的視覺放大率；（）
（3）求目鏡的焦距、放大率；（
（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（）
（5）望遠鏡的分辨率；（
（6）如果視度調(diào)節(jié)為±5折光度，目鏡應(yīng)能移動的距離。（）
（7）畫出光路圖。
解：根據(jù)題意，畫出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：
f'=500
400
300
d
H'
F'
u2'
h1
F1'
h2
16、u1'
?
?
?
?
?
(1)將和代入公式? ，得：
將代入牛頓公式，得：
(2)因，則：
(3)，?????
(4)望遠鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
-fe=20
f'=500
400
300
d
H'
F'
u2'
h1
F1'
h2
u1'
物鏡
目鏡
孔徑光闌
?
?
?
?
?
?
?
將和代入公式，得：
將和代入公式，
得出瞳距：
(5)
(6)
(7)望遠系統(tǒng)光路圖如下：
lz'
目鏡
-fe=
17、20
fo'=500
d
H'
Fo' (Fe)
物鏡
孔徑光闌
出瞳
?
?
?
?
18.思考題
1、用一具已正常調(diào)節(jié)的望遠鏡，用來觀察地面上的建筑物，怎樣調(diào)節(jié)鏡筒的長
度？
答：一具已正常調(diào)節(jié)的望遠鏡是用來觀察極遠的問題的。對物鏡而言，物距
接近無窮遠，其像距就是物鏡的焦距；而對于目鏡而言，目鏡的物距就是它的焦
距，目鏡的像距為無窮遠。所以此時筒長等于兩透鏡的焦距之和。當(dāng)用它觀察地
面上的建筑物時，此時物距從無窮遠變?yōu)橛邢蘧嚯x，像距也從焦點移向焦點的外
側(cè)，所以必須拉長鏡筒才能使物鏡所成的像落在目鏡
18、的物方焦平面上。
2．?dāng)z影物鏡的三個重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？
答：攝影物鏡的三個重要參數(shù)是：焦距、相對孔徑和視場角。焦距影響成像的大小，相對孔徑影響像面的照度和分辨率，視場角影響成像的范圍。
3．為了保證測量精度，測量儀器一般采用什么光路？為什么？
答：為了保證測量精度，測量儀器一般采用物方遠心光路。由于采用物方遠心光路時，孔徑光闌與物鏡的像方焦平面重合，無論物體處于物方什么位置，它們的主光線是重合的，即軸外點成像光束的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會產(chǎn)生測量誤差。
4．顯微物鏡、望遠物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？
答：顯微物鏡和望遠物鏡應(yīng)校正與孔徑有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照相物鏡則應(yīng)校正與孔徑和視場有關(guān)的所有像差。因為顯微和望遠系統(tǒng)是大孔徑、小視場系統(tǒng)，而照相系統(tǒng)則是一個大孔徑、大視場系統(tǒng)。
5、遠視眼和近視眼的觀眾，用伽利略望遠鏡看戲時，各自對鏡筒應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)？
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