工程光學課程的部分習題和答案.doc

《工程光學課程的部分習題和答案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《工程光學課程的部分習題和答案.doc（11頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

易讀文庫 第一章習題 1、已知真空中的光速c＝3108m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大樹膠（n=1.526）、金剛石（n=2.417）等介質中的光速。 解： 則當光在水中，n=1.333時，v=2.25m/s, 當光在冕牌玻璃中，n=1.51時，v=1.99m/s, 當光在火石玻璃中，n＝1.65時，v=1.82m/s， 當光在加拿大樹膠中，n=1.526時，v=1.97m/s， 當光在金剛石中，n=2.417時，v=1.24m/s。 2、一物體經針孔相機在屏上成一60mm大小的像，若將屏拉遠50mm，則像的大小變?yōu)?0mm,求屏到針孔的初始距離。 解：在同種均勻介質空間中光線直線傳播，如果選定經過節(jié)點的光線則方向不變，令屏到針孔的初始距離為x，則可以根據三角形相似得出： ,所以x=300mm 即屏到針孔的初始距離為300mm。 4、光纖芯的折射率為n1、包層的折射率為n2,光纖所在介質的折射率為n0，求光纖的數值孔徑（即n0sinI1,其中I1為光在光纖內能以全反射方式傳播時在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纖入射端面，滿足由空氣入射到光纖芯中，應用折射定律則有： n0sinI1=n2sinI2(1) 而當光束由光纖芯入射到包層的時候滿足全反射，使得光束可以在光纖內傳播，則有： (2) 由（1）式和（2）式聯(lián)立得到n0sinI1. 5、一束平行細光束入射到一半徑r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其會聚點的位置。如果在凸面鍍反射膜，其會聚點應在何處？如果在凹面鍍反射膜，則反射光束在玻璃中的會聚點又在何處？反射光束經前表面折射后，會聚點又在何處？說明各會聚點的虛實。 解：該題可以應用單個折射面的高斯公式來解決， 設凸面為第一面，凹面為第二面。 （1）首先考慮光束射入玻璃球第一面時的狀態(tài)，使用高斯公式： 會聚點位于第二面后15mm處。 （2） 將第一面鍍膜，就相當于凸面鏡 像位于第一面的右側，只是延長線的交點，因此是虛像。 還可以用β正負判斷： （3）光線經過第一面折射：, 虛像 第二面鍍膜，則： 得到： （4） 在經過第一面折射 物像相反為虛像。 6、一直徑為400mm，折射率為1.5的玻璃球中有兩個小氣泡，一個位于球心，另一個位于1／2半徑處。沿兩氣泡連線方向在球兩邊觀察，問看到的氣泡在何處？如果在水中觀察，看到的氣泡又在何處？ 解： 設一個氣泡在中心處，另一個在第二面和中心之間。 （1）從第一面向第二面看 （2）從第二面向第一面看 8、一球面鏡半徑r=-100mm,求＝0 ，-0.1 ，-0.2 ，-1 ，1 ，5，10，∝時的物距和像距。 解：（1）（2） 同理， （3）同理，（4）同理， （5）同理，（6）同理， （7）同理， （8）同理， 9、一物體位于半徑為r 的凹面鏡前什么位置時，可分別得到：放大4倍的實像，當大4倍的虛像、縮小4倍的實像和縮小4倍的虛像？ 解：（1）放大4倍的實像 （2）放大四倍虛像 （3）縮小四倍實像 （4）縮小四倍虛像 第二章習題 1、已知照相物鏡的焦距f’＝75mm,被攝景物位于（以F點為坐標原點）x=處，試求照相底片應分別放在離物鏡的像方焦面多遠的地方。 解： （1）x= -∝ ，xx′=ff′ 得到：x′=0 （2）x′=0.5625 （3）x′=0.703 （4）x′=0.937 （5）x′=1.4（6）x′=2.81 2、設一系統(tǒng)位于空氣中，垂軸放大率，由物面到像面的距離3 ．已知一個透鏡把物體放大-3x 解： 投影在屏幕上，當透鏡向物體移近18mm時，物體將被放大-4x試求透鏡的焦距，并用圖解法校核之。 解： 7．一短焦距物鏡，已知其焦距為35 mm，筒長L=65 mm，工作距,按最簡單結構的薄透鏡系統(tǒng)考慮，求系統(tǒng)結構。 解： 8．已知一透鏡 求其焦距、光焦度。 解： 第三章習題 1．人照鏡子時，要想看到自己的全身，問鏡子要多長？人離鏡子的距離有沒有關系？ 解： 鏡子的高度為1/2人身高，和前后距離無關。 3．一光學系統(tǒng)由一透鏡和平面鏡組成，如圖3-29所示，平面鏡MM與透鏡光軸垂直交于D點，透鏡前方離平面鏡600 mm有一物體AB，經透鏡和平面鏡后，所成虛像至平面鏡的距離為150 mm，且像高為物高的一半，試分析透鏡焦距的正負，確定透鏡的位置和焦距，并畫出光路圖。 解：平面鏡成β=1的像，且分別在鏡子兩側，物像虛實相反。 6．白光經過頂角的色散棱鏡，n=1.51的色光處于最小偏向角，試求其最小偏向角值及n=1.52的色光相對于n=1.51的色光間的交角。 解: 第四章習題 1．二個薄凸透鏡構成的系統(tǒng)，其中，，，位于后，若入射平行光，請判斷一下孔徑光闌，并求出入瞳的位置及大小。 解：判斷孔徑光闌：第一個透鏡對其前面所成像為本身, 第二個透鏡對其前面所成像為,其位置： 大小為： 故第一透鏡為孔闌,其直徑為4厘米.它同時為入瞳. 2．設照相物鏡的焦距等于75mm，底片尺寸為5555，求該照相物鏡的最大視場角等于多少？ 解： 第五章習題 1、一個100W的鎢絲燈，發(fā)出總光通量為，求發(fā)光效率為多少? 解： 4、一個的鎢絲燈發(fā)出的總的光通量為，設各向發(fā)光強度相等，求以燈為中心，半徑分別為：時的球面的光照度是多少？ 解： 5、一房間，長、寬、高分別為：，一個發(fā)光強度為的燈掛在天花板中心，離地面，1）求燈正下方地板上的光照度；2）在房間角落處地板上的光照度。 解： 第六章習題 1．如果一個光學系統(tǒng)的初級子午彗差等于焦寬（ ），則應等于多少？ 解： 2．如果一個光學系統(tǒng)的初級球差等于焦深 （），則應為多少？ 解： 第七章習題 1．一個人近視程度是（屈光度），調節(jié)范圍是8D，求： （1） 其遠點距離； （2） 其近點距離； （3） 配帶100度的近視鏡，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：這點距離的倒數表示近視程度 1．一顯微物鏡的垂軸放大倍率，數值孔徑NA=0.1，共軛距L=180mm，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，，求顯微鏡分辨率； （5） 求物鏡通光孔徑； 設物高2y=6mm，漸暈系數K=50%，求目鏡的通光孔徑。 解： 6．為看清4km處相隔150mm的兩個點（設），若用開普勒望遠鏡觀察，則： （1） 求開普勒望遠鏡的工作放大倍率； （2） 若筒長L=100mm，求物鏡和目鏡的焦距； （3） 物鏡框是孔徑光闌，求出設光瞳距離； （4） 為滿足工作放大率要求，求物鏡的通光孔徑； （5） 視度調節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動量； （6） 若物方視場角，求像方視場角； （7） 漸暈系數K=50%，求目鏡的通光孔徑； 解： 因為：應與人眼匹配 7．用電視攝相機監(jiān)視天空中的目標，設目標的光亮度為2500，光學系統(tǒng)的透過率為0.6，攝象管靶面要求照度為20lx，求攝影物鏡應用多大的光圈。 解： 以上是長春理工大學《應用光學》課程的部分習題和答案，請各位同學作為學習參考。