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1、应用光学习题解答一、简答题1、几何光学的基本定律及其内容是什么？答：几何光学的基本定律是直线流传定律、独立流传定律、反射定律和折射定律。直线流传定律：光辉在均匀透明介质中按直线流传。独立流传定律：不一样光源的光在经过介质某点时互不影响。反射定律：反射光辉位于入射面内；反射角等于入射角；折射定律：折射光辉位于入射面内；入射角和折射角正弦之比，对两种必定的介质来说，是一个和入射角没关的常数n1sinI1n1sinI2。2、理想光学系统的基点和基面有哪些？答：理想光学系统的基点包含物方焦点、像方焦点；物方主点、像方主点；物方节点、像方节点。基面包含：物方焦平面、像方焦平面；物方主平面、像方主平面；物
2、方节平面、像方节平面。3、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阑。视场光阑是限制物平面上或物空间中成像范围的光阑。4、常有非正常眼有哪两种？如何校订常有非正常眼？答：常有非正常眼包含近视眼和远视眼。近视眼是将其近点校订到明视距离，可以用负透镜进行校订；远视眼是将其远点校订到无穷远，可以用正透镜进行校订。5、光学系统极限分辨角为多大？采纳什么门路可以提升极限分辨角？答：衍射决定的极限分辨角为。可见其与波长和孔径相关。减小波长D和增大孔径可以提升光学系统的分辨率。6、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共轴线经过系统各表面的曲
3、率中心，该轴线称为光轴，这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。7、如何确立光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑之外的全部光阑对其前面全部的光学零件成像到物空间。这些像中，孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。8、成像光学系统有哪两种色差？试说明它们的成因？答：有地址色差(或轴向色差)和放大率色差(或垂轴色差)两种。同一薄透镜的焦距长短与折射率相关从而与光波长相关，则同一物体对不一样的波长而言有不一样像距，从而有不一样的成像地址，从而形成地址色差(或轴向色差)；而不一样波长以致的像距不一样也以致了像高不一样，从而形成放大率
4、色差(或垂轴色差)9、对目视光学仪器的共同要求是什么？答：视放大率|应大于1；经过仪器后出射光束应为平行光束，即成像在无穷远，令人眼相当观察无穷远物体，处于自然放松无调理状态。10、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。答：假定光学系统成像完整吻合理想，没有像差时，光学系统能分辨的最小间隔。望远镜的分辨率表达式：1.22/D。二、填空题1、在空气和折射率为2的介质界面上发生全反射的临界角是30度。2、入瞳孔径越大，则景深越小；对准平面距离越远，则景深越大。3、会引起像模糊的单色像差有：球差，惠差，像散，场曲。4、两种远心光路分别是：物方远心光路，像方远心光路。5、近视眼能看清楚
5、的最远距离为，则应该佩戴200度的负透镜。6、某人戴250度的近视眼镜，这人的远点距离是米，所戴眼镜是焦距为米的负(填“正”或“负”)透镜。7、照相机中的可变光阑起的是孔径光阑的作用，它限制的是进入系统的光的能量；而底片框起的是视场光阑的作用，它限制的是限制物空间成像范围的大小。8、几何光学三个基本定律是：直线流传定率，反射定律，折射定律。三、作图题1、画出光组的焦点F和F(n=n)。2、求虚物AB的像。BAFHHFABNN3、画出虚线框内应搁置何种棱镜。yzxyzx4、求棱镜反射后像的坐标系方向。yyxzzx屋脊棱镜5、求棱镜反射后像的坐标系方向。6、务实物A的像。以下做法也可以：7、求虚物
6、A的像。以下做法也可以：8、求棱镜反射后像的坐标系方向。xzyxzy9、画出虚线框内应搁置何种棱镜。yzxxzy四、计算题1、如图，高15mm的物AB位于折射球眼前150mm处，球面半径为30mm，物方为空气，像方介质折射率为，求像的地址、大小、正倒和虚实。nnnn解：利用公式：llr11代入数据：150mm30mml求得：l150mmynl1150mm2像的垂轴放大率为：nl(150mm)3y则像的大小为：yy215mm10mmy3综上可见，物体在球面极点右边150mm处生成大小为10mm的减小倒立实像。2、一组合系统以以下图，薄正透镜的焦距为20mm，薄负透镜的焦距为20mm，两单透镜之间
7、的间隔为10mm，当一个物体位于正透镜前面100mm处，求组合系统的垂轴放大率和像的地址。解：对单正透镜来说l1100mm,f120mm,所以有A111l110020所以l125mm对负透镜来说，l2l1d251015mm,f220mm，有111l11520所以l260mm，即最后像地址在负透镜后60mm处。依据放大率121l1,2l2l1l2所以l1l225601ll21001513、欲将一架-250倍的显微镜改装为望远镜，已知显微镜物镜的焦距为10mm，筒长d=230mm，若不改变筒长，则应该配焦距为多少的物镜？改装后望远镜的放大倍数为多少?解：由显微镜放大率公式有：250250(df物f
8、目)f物f目f物f目250求得f目20mm。望远镜的目镜像方焦点与目镜物方焦点重合，则有:：f物df目210mm则改装后的望远镜的放大率为：f物210f目204、已知放大镜焦距f=25mm，通光孔径D1=25mm，人眼瞳孔D2=2mm，它位于放大镜后50mm处，物体位于放大镜前23mm处。试确立系统的孔径光阑和视场光阑，并求入瞳、出瞳及入窗、出窗的地址和大小。解：放大镜前无光学零件，其自己就在物空间。瞳孔在物空间像的地址为：111lDlDflD50mm,f25mm，代入可得：lD50mmAD1D2FF-l-flD所以lD501lD50瞳孔像的孔径为D2D22mm。因瞳孔关于光轴对称，所以取D2
9、2mm。放大镜对物点的张角的正切为tg瞳孔像对物点的张角的正切为tgD1/21l23D2/2124llD23(50)因为tg1tg2，所以瞳孔为系统的孔径光阑。入瞳在放大镜前50mm处，直径为2mm，瞳孔即为出瞳，在放大镜后50mm处，直径为2mm。因除了瞳孔外，系统只有放大镜一个光学零件，所以放大镜为系统的视场光阑，入窗和出窗，直径为25mm。5、已知一个5倍的伽利略望远镜，其物镜又可作放大镜，其视角放大率亦为5倍。试求物镜、目镜的焦距及望远镜筒长。解：物镜做放大镜时250f物可得：5f物50mm又望远镜的放大率为：f物f目5所以f目10望远镜筒长Lf1f250(10)40mm6、已知一透镜
10、结构参数以下(单位是mm)：r1=10，n1，d1=5，n2n1，r2=50，n2。高度y1=10mm的物体位于透镜前l1=100mm处，求像的地址和大小。解：计算第一面：nnnn利用公式：l1l1111r1111代入数据：l1100mm10mm求得：l1则垂轴放大率为：1n1l11nl(100mm)11计算第二面：利用公式：nnnn2222l2l2r2此中：l2l1d15mm11代入数据：l250mm求得：l2而：2n2l273n2l21整个透镜的垂轴放大率为=12，像的大小为：yy(0.240212)(0.82373)10mm217、光源位于f30mm的透镜前40mm处，问屏放在哪处能找到
11、光源像？垂轴放大率等于多少？若光源及屏地址保持不变，问透镜移到什么地址时，能在屏上重新获取光源像，此时放大率等于多少？解：40mm,f30mm，由高斯公式111得f120mm即光源像在透镜后120mm处。又120/(40)3由题列出以下方程12040160111=1/30解得f1240mm,120mm,12120mm40mm40/(120)1/38、如图，有一薄凸面镜焦距f100mm，其框直径D40mm，在它前面50mm处有一光孔，直径D1为30mm，若轴上物点A在透镜前面500mm处时，求系统的孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗？解：先求孔径光阑：透镜经过其前面系统成像就是它自己，小孔经过它前面系统成像也是它本身。A点对小孔所
