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1、中国海洋大学命题专用纸（首页）2005-2006学年第二学期试题名称：应用光学A课程号:专业年级物理学呻 学号 姓名 考试日期（考生填写）年一 _日 分数一. 简答题（15分）（写在答卷纸上）1. （5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？2. （5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？3. （5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。二. 作图题（15分）（画在试卷上）4. （5分）已知焦点F和F和节点J和J（见图2）,求物方主点H和像方主点H。5. （10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图（见图1）,分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。图1FJ J授课教师李颖命题教
2、师或命题负责人 签字李颖院系负责人 签字年曰日注：请命题人标明每道考题的考分值。中国海洋大学命题专用纸（附页）2005-2006学年第二学期试题名称：应用光学课程号：共2页 第2页三. 计算题（70分）6. （10分）某被照明目标，其反射率为p=，在该目标前15m距离处有一 200W的照明灯，各向 均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求：（1）该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标视为全扩散表面时 的光亮度。7. （10分）显微镜目镜视角放大率为re=10，物镜垂轴放大率为0=-2，NA=，物镜共轭距为180mm， 物镜
3、框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。8. （15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:，要求将10km处直径为2 m 的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆，问此系统的 焦距应该为多少？ 口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英寸等于毫米，探测 器靶面长与宽之比为4:3）9. （10分）有一个薄透镜组，焦距为100mm，通过口径为20mm，利用它使无限远物体成像， 像的直径为10mm，在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜（棱镜的玻璃折射率为，透镜 展开长度为L=，D为棱镜第一面上的通光口径），求棱镜
4、的入射面和出射面的口径，通过棱 镜后的像面位置。10. （15 分，A、B 任选）A.有一个焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm，人眼（指瞳孔）离放大镜20mm来观看 位于物方焦平面上的物体，瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑，入瞳和出瞳的位置和大小， 并求系统无渐晕时的线视场范围。B .有一开普勒望远镜，视放大率T=8，物方视场角2=8。，出瞳直径为6mm，物镜和目镜之 间的距离为180mm，假定孔径光阑与物镜框重合，系统无渐晕，求（1）物镜焦距，目镜焦 距；（2）物镜口径和目镜口径；（3）出瞳距离。11. （10分，要求用矩阵法求解）有一个正薄透镜焦距为8cm，位于另一个焦距为一12c
5、m的负薄 透镜左边6cm处，假如物高3cm，位于正透镜左边的24cm处，求像的位置和大小。四. 附加题（10分）12. 谈谈你对应用光学课程教学和课程建设的设想和建议。百度文库-让每个人平等地提升自我中国海洋大学试题答案2005-2006学年第二学期试题名称：应用光学一. 简答题（15分）1. （5分）物理光学研究什么内容？几何光学研究什么内容？物理光学：研究光的本性，并根据光的本性来研究各种物理现象。几何光学：研究光的传播规律和传播现象，几何光学中采用光线理论。2. （5分）什么是场镜？场镜的作用是什么（要求写出两种作用）？场镜：和像平面重合或者和像平面很靠近的透镜，场镜只改变成像光束位置，
6、不影响 系统的光学性质。作用：降低主光线在后面系统上的透射高度；改变出瞳距离；承担一定放大作用。3. （5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。球差，彗差，像散，场曲，畸变二. 作图题（15分）4.（5分）已知焦点F和F和节点J和J（见图2）,求物方主点H和像方主点H。图25. （10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图（见图1）,分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。备注：不重复扣分三. 计算题（70分） 6. （10分）某被照明目标，其反射率为3=，在该目标前15m距离处有一 200W的照明灯，各向均匀发光，光视效能（发光效率）为30lm/W，被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。求：（1）
7、该照明灯的总光通量；（2）被照明目标处的光照度；（3）该目标 视为全扩散表面时的光亮度。(1) 甲=k甲=30 x 200 = 6000加I cos 以E =12E=(2) L =吏=0.068cd/ 兀，- m27. （10分）显微镜目镜视角放大率为e=10，物镜垂轴放大率为p=-2, NA=，物镜共轭距为180mm，物镜框为孔径光阑，求：（1）显微镜总放大率，总焦距。（2）求出瞳的位置和大小。（1）总放大率：=&= 2x 10 = 20总焦距f=12.5mm.250 一 （2）目镜焦距：f = 25mme 10一一一=，s =145mm，s = 30.2mm s s fgr500D = 2
8、.5mm8. （15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:,要求将10km处直径为2 m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆， 问此系统的焦距应该为多少？ 口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英 寸等于毫米，探测器靶面长与宽之比为4:3）探测器靶面尺寸即像的直径为：XX二7.622000=0.00381l = p l = 0.00381 x 10 x 103 = 38.1m由高斯公式：1 1 =: 得 f = 37.96m6分l l fD = 31.63mm最大物方视场角:c2c f ，2w = 2 x 104 rad10 x 103
9、（备注：若忽略1，f = 38.1m,1/D = 31.75mm ）9. （10分）有一个薄透镜组，焦距为100mm，通过口径为20mm，利用它使无限远物体成像，像的直径为10mm，在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜（棱镜的玻璃折射率为，透镜展开长度为L=, D为棱镜第一面上的通光口径），求棱镜的入射面和出射面的口径，通过棱镜后的像面位置。棱镜第一面的通光口径为D1 = 15五角棱镜展开以后的平行玻璃板厚度为L = 3.414D = 3.414 x 15 = 51.21平行平板的相当空气层的厚度为:e = - = 5121 = 34.14n 1.5通过棱镜后像平面离开棱镜出射表面的距离为:
10、12 = 50 - e = 50 - 34.14 = 15.86棱镜出射表面的通过口径为：D = 10 + （20-10）1586 = 11.586210010. （15 分，A、B 任选）A.有一个焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm，人眼（指瞳孔）离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体，瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑，入瞳和出瞳的位置和大小，并求系统无渐晕时的线视场范围。（1）瞳孔通过放大镜所成的像AB由高斯公式，l = 20, f = -50，l = 1030mml20AB的高度为：y = P y = -y = -mm1/o120/31tg = x= 2 2 50 +100
11、325放大镜在系统最前面1 40 2 tg = x = 12 50 5所以瞳孔为孔径光阑，放大镜为渐晕光阑。入瞳即为AB，位于放大镜后100/3mm处，口径为20/3mm，出瞳即为瞳孔。5分（2）无渐晕的线视场范围如图示，M与B的连线恰好通过放大镜下边缘时，系统无渐晕由几何关系知4 B2气= 推出 OM=20mm5 分OM 40所以系统无渐晕的线视场范围为40mmB.有一开普勒望远镜，视放大率T=8，物方视场角2=8。，出瞳直径为6mm，物镜和 目镜之间的距离为180mm，假定孔径光阑与物镜框重合，系统无渐晕，求（1）物镜焦距，目镜焦距；（2）物镜口径和目镜口径；（3）出瞳距离。_ f（1）
12、= = 8f + f= 180ef = 160mmf = 20mm5 分（2）出瞳直径D=6mm入瞳直径D=6 X 8=48mm目镜口径： D目=D+2x 180tg4。= 31.17mm5 分（3）l = -180f = 20mm由高斯公式，得出瞳距离l= 22.5mm5分11. （10分，要求用矩阵法求解）有一个正薄透镜焦距为8cm，位于另一个焦距为一12cm 的负薄透镜左边6cm处，假如物高3cm，位于正透镜左边的24cm处，求像的位置和大小。选定物像所在的平面为两参考平面，设像到副透镜的距离为s，则系统成像矩阵为:0T11_。0T1 1_0其中fj= 8,f2 = 12,s = 24, t = 6 25 1042s 12 - s A B1 = |_1042 1 Re D其中 B=0，得 s=12cm垂轴放大率D = $,P = * = 一1 所以像与物等高，成倒像
