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1、工程光學(xué)（上）期末考試試卷
問(wèn)答題：（共12分，每題3分）
1 .攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？
2 .為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？
3 .顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？
4 .評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
圖解法求像或判斷成像方向：（共18分，每題3分）
1 .求像AB
2 .求像AB
3 .求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦距
4 .判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向
5 .求入瞳及對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)成像時(shí)50%漸暈的視場(chǎng)
6 .判斷棱鏡的成像方向
題2-3圖
2、
題2-4圖
題2-6圖
三.填空：（共10分，每題2分）
1 .照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系為：
①
2 .轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分和兩大類,
其作用是：
3 .一學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距為,
該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離為
4．光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有：,
和。
5．激光束聚焦要求用焦距較的透鏡，準(zhǔn)直要用焦距較的透鏡。
四.計(jì)算題：（共60分）
1 .一透鏡焦距f'=30mm，如在其前邊放置一個(gè)r=-6x的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系
統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫(huà)出光路圖。（io分）
2 .已知ri=20mm,r2=10mm的雙凸透鏡，置于空氣中。
3、物A位于第一球面前50mm
處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm,如圖所示。若按薄
透鏡處理，求該透鏡的折射率n。（20分）
3 .已知物鏡焦距為500mm,相對(duì)孔徑%0,對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像
平面的距離為400mm,物鏡最后一面到像平面的距離為300mm。
（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（8分）
（2）若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為2mm,求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率；
（4分）
（3）求目鏡的焦距、放大率；（4分）
（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（6分）
（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（2分）
（6）如果視度調(diào)節(jié)為折光
4、度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。（2分）
（7）畫(huà)出光路圖。（4分）
工程光學(xué)（上）期末考試參考答案
.簡(jiǎn)答題：（共12分，每題3分）
1 .攝影物鏡的三個(gè)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(gè)重要參數(shù)是：焦距f'、相對(duì)孔徑D/f'和視場(chǎng)角—焦距影響成
像的大小，相對(duì)孔徑影響像面的照度和分辨率，視場(chǎng)角影響成像的范圍。
2 .為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？
答：為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用物方遠(yuǎn)心光路。由于采用物方遠(yuǎn)心光路時(shí)，
孔徑光闌與物鏡的像方焦平面重合，無(wú)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(diǎn)成像光束的中心
5、是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)
生測(cè)量誤差。
3．顯微物鏡、望遠(yuǎn)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(yuǎn)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(chǎng)有關(guān)的所有像差。因?yàn)轱@微和望遠(yuǎn)系統(tǒng)是大孔徑、小視場(chǎng)系
統(tǒng)，而照相系統(tǒng)則是一個(gè)大孔徑、大視場(chǎng)系統(tǒng)。
4．評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
答：評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有瑞利（Reyleigh）判斷法、中心點(diǎn)亮度法、分辨率法、點(diǎn)列
圖法和光學(xué)傳遞函數(shù)（OTH法等5種。瑞利判斷便于實(shí)際應(yīng)用，但它有不夠嚴(yán)密
之處，只適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；中心點(diǎn)亮度法概念明確，但計(jì)算復(fù)雜，
6、它也只
適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明條件、觀察者
等各種因素的影響，結(jié)果不夠客觀，而且它只適用于大像差系統(tǒng)；點(diǎn)列圖法需要
進(jìn)行大量的光線光路計(jì)算；光學(xué)傳遞函數(shù)法是最客觀、最全面的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法，
既反映了衍射對(duì)系統(tǒng)的影響也反映了像差對(duì)系統(tǒng)的影響，既適用于大像差光學(xué)系
統(tǒng)的評(píng)價(jià)也適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。
18分，每題3分）
1.求像AB（圖中C為球面反射鏡的曲率中心）
2．求像A'B'
3.求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦距
4．判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向
5．求入瞳及對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)成像時(shí)50%漸暈的視場(chǎng)
6．判斷棱鏡的
7、成像方向
題2-3圖
》物鏡
題2-6圖
.填空：(共10分，每題2分)
1 .照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系為：
①—照明系統(tǒng)的拉赫不變量要大于成像系統(tǒng)的拉赫不變量—
②—保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系
2 .轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分一棱鏡式和透鏡式兩大類，
其作用是：_使物鏡所成的倒像轉(zhuǎn)變?yōu)檎瘛?
3 .一學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距為-
8、0.2米,該學(xué)生裸眼所能看1#的最遠(yuǎn)距離為—眼前0.2米。
4 .光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有：_兩透明介質(zhì)面上的反射損失,
—介質(zhì)吸收的損失和反射面的光能損失。
5 .激光束聚焦要求用焦距較孤的透鏡,準(zhǔn)直要用焦距較長(zhǎng)的透鏡。
四.計(jì)算題：(共60分)
1 .一透鏡焦距f'=30mm，如在其前邊放置一個(gè)「=~6、的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系
統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫(huà)出光路圖。(10分)
fo'h1-f'a
-6
解：fe'h2f3’,求得：f--180(mm)
1h'=f3'(-f')=30180=210(mm)
If'=30(mm)
答：組合后的焦距是-180m
9、mo基點(diǎn)位置如圖所示。
其光路圖如下所示：
2.已知，r2=/0mm的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前50mm處，第二
面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm，如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透鏡的折射率n。（20分）
解：
設(shè)：透鏡的折射率為
物點(diǎn)A經(jīng)r1折射成像在A′處，將已知條件l=W0mm代入公式
n'nn'-nl'Tr得
n1_n-1
廠工"年一①
A'經(jīng)r2反射后，成像于B'點(diǎn)。故將12="7T1',代入反射面公式
112111
—+-=———十一=——
1′1r,得：l2'l1'10―②
B'點(diǎn)再經(jīng)r1折射成像在B點(diǎn)。
10、根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B'點(diǎn)
視為像，有一％=（d+5）=5,代入折射公式，得:
11n-1
175-_20-
由①②③式解得:
n =1.6
答：透鏡的折射率為1.6。
3.已知物鏡焦距為500mm,相對(duì)孔徑%0,對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像
平面的距離為400mm,物鏡最后一面到像平面的距離為300mmo
（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（8分）
(2)若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為2mm,求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率;
(4分)
(3)求目鏡的焦距、放大率；(4分)
(4)如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；(6分)
(5)望遠(yuǎn)鏡
11、的分辨率；(2分)
(6)如果視度調(diào)節(jié)為折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。(2分)
(7)畫(huà)出光路圖。(4分)
解：根據(jù)題意，畫(huà)出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：
f'=500
f,」
fi'=
tgU2‘
hi
tgUi'
h2 =h1 - dtgu1'
,h2
tg5'二—— 300
得:
fi'=250(mm)
將A=d _fi'-f2'代入牛頓公式
f'=
fl'f2'
f2’- -300(mm)
將f'=500mm和d=i00mm代入
1C“1~、
因f1
D=50
12、0—=50(mm)
(2)
10,則：10
「一。一理=_25*
D'2
f'
:=-25x
fe'
500
fe'==20(mm)
25
250250
fe'20
=12.5x
(4)
望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:
(6)
將11=W00mm和f2'="200mm代入公式
將12=-(66.67+320)=486.67mm和
得出瞳距：lz′=21.09(mm)
140"140"
D50
=2.8"
漢二.0,江
10001000
望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下:
l'
得:
li'=-66.67mm
=2(mm)
fe'=20mm代入公式
1'1
工程光學(xué)試卷
