《工程光学课程的部分习题和答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程光学课程的部分习题和答案（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应用光学 源自长春理工大学 黄振永1第一章习题1、已知真空中的光速 c3108 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃 （n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。 解： 则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n1.65 时，v=1.82 m/s， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97 m/s， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24 m/s。2、一物体经针孔相机在 屏上成一 60mm 大小的像，
2、若将屏拉远 50mm，则像的大小变为 70mm, 求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔 的初始距离为 x，则可以根据三角形相似得出： ,所以 x=300mm 即屏到针孔的初始距离为 300mm。4、光纤芯的折射率为 n1、包层的折射率为 n2,光纤所在介质的折射率为 n0，求光纤的数值孔径 （即 n0sinI1,其中 I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有：n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反
3、射，使得光束可以在光纤内传播，则有：(2)由（1）式和（2）式联立得到 n0 sinI1. 5、一束平行细光束入射到一半径 r=30mm、折射率 n=1.5 的玻璃球上，求其会聚点的位置。如果 在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在 何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决，设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式： 应用光学 源自长春理工大学 黄振永2会聚点位于第二面后 15mm 处。 （2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜像位于第
4、一面的右侧，只是延长线的交点，因此是虚像。还可以用 正负判断：（3）光线经过第一面折射：, 虚像第二面镀膜，则：得到： （4） 在经过第一面折射物像相反为虚像。6、一直径为 400mm，折射率为 1.5 的玻璃球中有两个小气泡，一个位于球心，另一个位于 12 半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察，问看到的气泡在何处？如果在水中观察，看到的气泡 又在何处？解：设一个气泡在中心处，另一个在第二面和中心之间。应用光学 源自长春理工大学 黄振永3（1）从第一面向第二面看（2）从第二面向第一面看8、一球面镜半径 r=-100mm,求0 ，-0.1 ，-0.2 ，-1 ，1 ，5，10，时的物距和像距。解
5、：（1） （2） 同理， （3）同理， （4）同理， （5）同理， （6）同理， （7）同理， （8）同理， 9、一物体位于半径为 r 的凹面镜前什么位置时，可分别得到：放大 4 倍的实像，当大 4 倍的虚像、 缩小 4 倍的实像和缩小 4 倍的虚像？解：（1）放大 4 倍的实像应用光学 源自长春理工大学 黄振永4（2）放大四倍虚像（3）缩小四倍实像 （4）缩小四倍虚像第二章习题1、已知照相物镜的焦距 f75mm,被摄景物位于（以 F 点为坐标原点）x=处，试求照相底片应 分别放在离物镜的像方焦面多远的地方。解：（1）x= - ，xx=ff 得到：x=0 （2）x=0.5625 （3）x=0.
6、703（4）x=0.937 （5）x=1.4 （6）x=2.81 2、设一系统位于空气中，垂轴放大率，由物面到像面的距离投影在屏幕上，当透镜向物体移近 18mm 时，物体将被放大-4x试求透镜的焦距，并用图解法校核之。解： 7一短焦距物镜，已知其焦距为 35 mm，筒长 L=65 mm，工作距,按最简单结构的薄透镜系统 考虑，求系统结构。解：3 已知 一个透 镜把物 体放大- 3x应用光学 源自长春理工大学 黄振永58已知一透镜 求其焦距、光焦度。解：第三章习题1人照镜子时，要想看到自己的全身，问镜子要多长？人离镜子的距离有没有关系？ 解：应用光学 源自长春理工大学 黄振永6镜子的高度为 1/
7、2 人身高，和前后距离无关。3一光学系统由一透镜和平面镜组成，如图 3-29 所示，平面镜 MM 与透镜光轴垂直交于 D 点， 透镜前方离平面镜 600 mm 有一物体 AB，经透镜和平面镜后，所成虚像至平面镜的距离为 150 mm，且像高为物高的一半，试分析透镜焦距的正负，确定透镜的位置和焦距，并画出光路图。解：平面镜成 =1 的像，且分别在镜子两侧，物像虚实相反。6白光经过顶角 的色散棱镜，n=1.51 的色光处于最小偏向角，试求其最小偏向角值及n=1.52 的色光相对于 n=1.51 的色光间的交角。解:应用光学 源自长春理工大学 黄振永7第四章习题1二个薄凸透镜构成的系统，其中，位于后
8、，若入射平行光，请判断一下孔径光阑，并求出入瞳的位置及大小。 解：判断孔径光阑：第一个透镜对其前面所成像为本身, 第二个透镜对其前面所成像为,其位置：大小为： 故第一透镜为孔阑,其直径为 4 厘米.它同时为入瞳.2设照相物镜的焦距等于 75mm，底片尺寸为 55 55，求该照相物镜的最大视场角等于多 少？解： 第五章习题1、一个 100W 的钨丝灯，发出总光通量为 ，求发光效率为多少?解：4、一个 的钨丝灯发出的总的光通量为，设各向发光强度相等，求以灯为中心，半径分别为：时的球面的光照度是多少？解： 应用光学 源自长春理工大学 黄振永85、一房间，长、宽、高分别为： ，一个发光强度为的灯挂在天
9、花板中心， 离地面，1）求灯正下方地板上的光照度；2）在房间角落处地板上的光照度。解：第六章习题1如果一个光学系统的初级子午彗差等于焦宽（），则应等于多少？解：2如果一个光学系统的初级球差等于焦深 （），则应为多少？ 解：应用光学 源自长春理工大学 黄振永9第七章习题1一个人近视程度是（屈光度），调节范围是 8D，求： （1） 其远点距离；（2） 其近点距离；（3） 配带 100 度的近视镜，求该镜的焦距；（4） 戴上该近视镜后，求看清的远点距离；（5） 戴上该近视镜后，求看清的近点距离。解：这点距离的倒数表示近视程度1一显微物镜的垂轴放大倍率 ，数值孔径 NA=0.1，共轭距 L=180mm
10、，物镜框是孔径光阑，目镜焦距。（1） 求显微镜的视觉放大率； （2） 求出射光瞳直径； （3） 求出射光瞳距离（镜目距）；（4） 斜入射照明时，求显微镜分辨率；（5） 求物镜通光孔径；设物高 2y=6mm，渐晕系数 K=50%，求目镜的通光孔径。解：应用光学 源自长春理工大学 黄振永106为看清 4km 处相隔 150mm 的两个点（设 ），若用开普勒望远镜观察，则：（1） 求开普勒望远镜的工作放大倍率； （2） 若筒长 L=100mm，求物镜和目镜的焦距； （3） 物镜框是孔径光阑，求出设光瞳距离； （4） 为满足工作放大率要求，求物镜的通光孔径； （5） 视度调节在（屈光度），求目镜的移动量；（6） 若物方视场角，求像方视场角； （7） 渐晕系数 K=50%，求目镜的通光孔径；解：应用光学 源自长春理工大学 黄振永11因为：应与人眼匹配7用电视摄相机监视天空中的目标，设目标的光亮度为 2500 ，光学系统的透过率为0.6，摄象管靶面要求照度为 20lx，求摄影物镜应用多大的光圈。解：以上是长春理工大学应用光学课程的部分习题和答案，请各位同学作为学习参考。
