2008试卷答案

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
电子科技大学二零零 八 至二零零 九 学年第 一 学期期 末 考试
应用光学 课程考试题 ---卷 （120分钟） 考试形式：闭卷 考试日期 2008年12 月 日
课程成绩构成：平时 分， 期中 分， 实验 分， 期末 分
一、填空题（1分×20＝20分）
1. 几何光学中研究光的传播，并不把光看作是电磁波，而是把光看作 线段 。

2. 单个折射球面的主点位置在 球面顶点 。

3. 共轴系统的基点包括一对主平面，加上两对共轭点，一是 无穷远轴上物点和像方
焦点 ，二是 物方点焦点和无穷远轴上像点 。

4．如果物像空间的折射率相等，则物方节点与物方主点的距离为_____0_____。

5．对目视光学仪器的两个要求是： 扩大视角 和 目标成像后成像在无限远，或者说
出射光线平行 。

6. 望远镜和显微镜的基本结构元件相同，但功能不同，一个用于望远，另一个用于观近。

它们在光学结构上的的主要不同点是__前者物镜的像方焦点和目镜物方焦点重合，后者不重合__。

7. 根据目镜光焦度的正负不同，望远镜分为 开普勒望远镜和 伽利略望远镜 。

8、屋脊棱镜中屋脊面的作用是 (在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下)，增加
一次反射，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物象相似 。

9. 为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统的特性，对棱镜的结构主
要有两个要求，一是 棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行 ，二是 如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及出射表面垂直 。

10. 在有些连续成像的光学系统中经常采用场镜，它的作用是降低出射光束的投射高。

11. 余弦发光体的光亮度与方向 无 关，而发光强度与方向 有 关。

12. 当没有斜光束渐晕时，随着像方视场角的增加，像平面的光照度按
照 视场角余弦的四次方 降低。

13. 描述彩色的三种特点是 明度 、 色调 、 饱和度 。

二 简答题（4分×5＝20分）
1. 什么是光学系统的主平面？它有什么性质？
答：1=β的一对共轭面。

物空间一条入射光线与物方主平面的交点，离轴高度与出射光线与象方主平面的交点离轴高度相等。

………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
2. 什么是孔径光阑？什么是视场光阑？如何确定一个光学系统的孔径光阑？
答：限制进入系统光束口径大小的光阑为孔径光阑。

限制系统成象范围的光阑为视场光阑。

将所有光阑对前方光组成像，其中像与轴上物点夹角最小者所对应的光阑为孔径光阑。

3. 像方焦点与物方焦点是否相互共轭，为什么？
答：否，因为像方焦点和物方无穷远处共轭，物方焦点与像方无穷远处共轭。

4. 什么是像差？单色像差包括哪几类？
答：实际像与理想像之间的差别，单色像差包括球差、慧差、象散、象场弯曲、畸变。

5. 简述成像系统像质评价的方法及其应用范围。

答：①几何像差；
设计阶段
②波像差；
③分辨率检验应用阶段
④光学传递函数设计和应用阶段
三作图与成像方向判断（20分）
1.求物体AB的像(注意物体为虚物)。

(5分)
2. 用作图法求出下图所示组合光学系统的物方和像方主点和焦点的位置。

（7分）
3.判断下面各棱镜或棱镜系统的转像情况。

设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系（第二个为两主截面相互垂直）。

(8分)
H
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
四、计算题(40分)
1、设有一半径为3cm 的凹球面，球面两侧介质的折射率分别为n=1和n ’=1.5，一会聚光束入射到界面上，光束的顶点在球面右侧距球面顶点3cm 处，求像的位置？
解：
r
n n s n s n -=-'''，将n=1,n ’=1.5, r= -3cm, s=3cm 代入，测得s ’=9cm
2、已知两个光学系统的焦距分别为
求组合系统的主平面和焦点位置。

（8分）
1、焦点位置的计算
2、焦点的计算
3、 用一正常调节的开普勒望远镜观察远处的星，设望远镜的物镜和目镜都可看作是单薄
透镜，物镜焦距为mm f o 80'=，相对孔径5.0/'=o f D ，目镜焦距为mm f e 10'=，位于物镜后焦面的分划板直径为10mm, 物镜为孔径光阑，分划板通光孔为视场光阑，试求： （12分）
求: 1.出瞳的位置和大小? 2.视放大率为多少?
3.入窗和出窗的位置?
4.物方和像方视场角各为多少?
解：1. 位置：
'
1
1'111e f =
- ， 90'1-=+-=e o f f ， 25.11'1=l 50
;
100;
100'2'211=-=-==-=d f f f f 200
50
)100)(100(200
50)
100)(100(5010010050'11'22'
2'1-=-=∆==--=∆==+-=+-=∆f f x f f x f f d F F
200
200
50)100(100'''2'1-=-==--=∆=f f f f f
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
大小：mm D D mm D l l e e 5125.040';
40;
125.09025
.111'1=⨯=Γ=====Γ
2. 85
40'===
ΓD D 3. 入窗和出窗的位置分别在物面及像方无穷远。

或者
'
1
1'1011f =
- , 80'1==o f , ∞='1l ；
'
1
1'122e f =
- , 102-==e f , ∞='2l 4. οω15.780
5
22/tan 221
=⨯
==-‘物
分f D οω32.5710
5
22
/tan 221
'=⨯
==-’
目
分f D 或οωω32.57tan tan 221
'=Γ=-
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4、人工照明下阅读时，纸面光亮度应大于10cd/m 2,假定白纸的漫反射系数为0.75，用60w 充气钨丝灯照明，光视效能为15lm/w,求当灯泡离纸面距离不大于多少时，才能产生所要求的光亮度（假定纸面与照射光线方向垂直）？（10分）
解：lm K e 9006015=⨯=Φ=Φ cd I 66.7160154900
=⨯==ΩΦ=π
l x L E 87.4175.010===
πρπ m E I l l
I
E 3.187
.4166.712===→=
m l 3.1≤∴。