应用光学复习概念题
北京理工应用光学习题
第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时： 4 学时 )
•讨论题：几何光学和物理光学有什么区别？它们研究什么内容？
•思考题：汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面，而不做成平面？
•一束光由玻璃（ n=1.5 ）进入水（ n=1.33 ），若以45 ° 角入射，试求折射角。
•证明光线通过二表面平行的玻璃板时，出射光线与入射光线永远平行。
•为了从坦克内部观察外界目标，需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ，孔宽为 120mm ，在孔内部安装一块折射率为 n=1.5163 的玻璃，厚度与装甲厚度相同，问在允许观察者眼睛左右移动的条件下，能看到外界多大的角度范围？
•一个等边三角棱镜，若入射光线和出射光线对棱镜对称，出射光线对入射光线的偏转角为40 °，求该棱镜材料的折射率。
•构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜，同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用？
•共轴理想光学系统具有哪些成像性质？
第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时： 10 学时，实验学时： 2 学时 )
•讨论题：对于一个共轴理想光学系统，如果物平面倾斜于光轴，问其像的几何形状是否与物相似？为什么？
•思考题：符合规则有什么用处？为什么应用光学要定义符合规则？
•有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为 10mm ，投影物高为 40mm ，要求光源像高等于物高，反光镜离投影物平面距离为 600mm ，求该反光镜的曲率半径等于多少？
•试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外，球心和焦点之间，焦点和球面顶点之间三个不同的位置。
应用光学习题集答案
应⽤光学习题集答案
习题
第⼀章
1、游泳者在⽔中向上仰望，能否感觉整个⽔⾯都是明亮的？(不能，只能感觉到⼀个明亮的圆，圆的⼤⼩与游泳都所在的⽔深有关，设⽔深H ，则明亮圆半径HtgIc R =）
2、有时看到窗户玻璃上映射的太阳光特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表⾯发⽣了全反射现象？
答：是。
3、⼀束在空⽓中波长为nm 3.589=λ的钠黄光从空⽓射⼊⽔中时，它的波长将变为多少？在⽔中观察这束光时其颜⾊会改变吗？
答：'
λλ
=
n ，nm 442'=λ不变 4、⼀⾼度为m 7.1的⼈⽴于路灯边（设灯为点光源）m 5.1远处，路灯⾼度为
m 5，求⼈的影⼦长度。
答：设影⼦长x ，有：
5
7
.15.1=
+x x ∴x=0.773m 5、为什么⾦钢⽯⽐磨成相同形状的玻璃仿制品显得更加光彩夺⽬？
答：由于⾦钢⽯折射率⼤，所以其临界⾓⼩，⼊射到其中的光线⼤部分都能产⽣全反射。
6、为什么⽇出或⽇落时太阳看起来稍微有些发扁？（300例P1）
答：⽇出或⽇落时，太阳位于地平线附近，来⾃太阳顶部、中部和底部的光线射向地球⼤⽓层的⼊射⾓依次增⼤（如图）。同时，⼤⽓层密度不均匀，折射率⽔接近地⾯⽽逐渐增⼤。
当光线穿过⼤⽓层射向地⾯时，由于n 逐渐增⼤，使其折射⾓逐渐减⼩，光线的传播路径就发⽣了弯曲。我们沿着光线去看，看到的发光点位置会⽐其实际位置⾼。另⼀⽅⾯，折射光线的弯曲程度还与⼊射⾓有关。⼊射⾓越⼤的光线，弯曲越厉害，视觉位置就被抬得越⾼，因为从太阳上部到下部发出的光线，⼊射⾓依次增⼤，下部的视觉位置就依次⽐上部抬⾼的更多。
应用光学 期中复习
d f lH f1
典型光学系统：
（了解基本的光路特点、成像特性等）
• 照相系统：远摄型、反远距型（筒长、工作距离、焦距） • 望远系统：无焦系统、工作原理
• 显微系统：工作原理
公式与习题应用
1、单个折射球面：物像两方主面重合于球面顶点。
2、光学系统： 应用：透镜，看做两个折射球面的组合；利用单个折射球面的成 像公式，可求得每个折射球面的物像两方焦距；进而利用 光组组合公式求透镜的焦距、基点基面位置等。
1、光路计算的思路：
a. 球面——平面 (r )
sin i tgi i
b.宽光束实际光线——————近轴光线 （球差） L( L,U ) （高斯像、物像共轭）
近轴条件 阿贝不变量 拉赫不变量
c. 折射————反射 （反射-折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不变量）
n n
d. 单个球面——共轴系统：
解析法公式
1）牛顿公式： xx ff 2）高斯公式：
f f 1 l l
y f x y x f
y f l y f l
n 2 n n 1 n
f n ★ 系统两焦距之间的关系： f n
n n
3、薄透镜： 厚度为零，即看做两折射球面的顶点非常接近，此时可以认 为，整个透镜物像两方主面与顶点重合。薄透镜的光学性质取决 于透镜的焦距。
应用光学期末复习题
正 （负或正） 值球差， 也称为球差校正
两点
对望远镜的张角表示；照相系统的分辨
表示； 显微镜的分辨率以物平面上能分辨的
三、作图题
1、画出光组的焦点 F 和 F ' ( n = n’ )。
2、求虚物 AB 的像。
B F’ H H’ F A
3、画出虚线框内应放置何种棱镜。
y’ z’ y x z
x’
4、求棱镜反射后像的坐标系方向、
24、什么是光学系统的色差？ 复色光成像时，由于不同色光而引起的像差称为色差
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 2 、入瞳孔径越大，则景深越 大 。 球差 ， 场曲 ， ， 。 像方 彗 小 30 度 。
；对准平面距离越远，则景深越
3 、会引起像模糊的单色像差有： 差 ， 像散
共轭
（4）如果物空间任意一点 D 位于直线 BC 上，那么其在像空间的像 D’也必位于 BC 的 共轭 线 B’C’上。 基 。 点和 基 面。
14、表征光组特性的点、面称为 15、主平面的垂轴放大率为 1
16、 对于单个折射球面而言， 物方主点 H， 像方主点 H’和顶点 O 相 而且物方主平面和像方主平面与球面顶点 O 重合 。
15、什么是光阑？ 限制成像光束的圆孔。
15、光阑在光学系统中的作用及其分类。 决定像面的照度；决定系统的视场；限制光束中偏离理想位置的一些光线，用以
应用光学复习
麦克斯韦方程组
边界条件
物质方程
初始条件
光波具有电磁波的所有性质
光电磁场的能流密度
•电磁场是一种物质形式，也是一种能量形式！ •电磁场以电磁波的形式传播
光电磁场是一种电磁能量的传播
能流密度——玻印亭(Poynting)矢量S
单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的能量
S EH
单色平面波
沿+z方向传播的平面光波
； ,
B tg
1
n2 56 .7 n1
2 90 56.7 33.3
Rp 0
sin ( B 2 ) Rs 15 % 2 sin ( B 2 )
2
Rn 1 ( Rs R p ) 7.5% 2
Tn 1 Rn 92.5%
相速度：等相位面的传播速度
dr ˆ (r ) r0 2 dt | | | | ˆ r0 | |
单色平面波 v
k
c
r r
dz 复色波 dt k
群速度：等振幅面的传播速度
Leabharlann Baidu
d g dk
dn g 1 n d
分波面法双光束干涉
2 yd R D
2
① S1、S2到S的距离相等，ΔR=0，则 光强极大点：φ=2mπ(m=0,±1,…) 光强极小点：φ=(2m+1)π
应用光学期末复习题
应⽤光学期末复习题
⼀学⽣带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________,
该学⽣裸眼所能看清的最远距离为_________________。
10.在通常所说的七种像差中，沿轴⽅向度量的有__ _ 、__ 、__和__ __。
11.在七种初级像差中，宽光束像差有⼏种？ _______。
12．在带分划板的开普勒望远镜中，是孔径光阑，是视场光阑，若存在渐晕，则是渐晕光阑。13.唯⼀没有像差的光学零件为（）。
14、当保持⼊射光线的⽅向不变，⽽使平⾯镜转150⾓，则反射光线将转动（ 300）⾓。
15. ⼀平⾏细光束经⼀个球⾯镜后汇聚于镜前50mm处，则该球⾯镜的曲率半径等于（）。
2．理想光学系统中，⽆限远轴上物点与（）是⼀对共轭点，⽽⽆限远轴上像点的共轭点是（）。3．光线经过夹⾓为的双平⾯镜反射后，出射线与⼊射线的夹⾓为（）。
4．光学系统的⼏何像差可分为（）种，其中（）种为单⾊像差，（）种为⾊差。（）是轴上点唯⼀的单⾊像差，⽽（）是主光线像差，只使像产⽣失真，并不影响像的清晰度。
5．⾓放⼤率、轴向放⼤率和垂轴放⼤率三者之间的关系为拉赫不变⽜顿公式以为坐标原点。6．转像系统分__ _和_____两⼤类，其作⽤是：_
1、偶数个平⾯反射镜成 ( )，奇数个平⾯反射镜则成 ( )。单个平⾯镜绕着和⼊射⾯垂直的轴转动α⾓,反射光线和⼊射光线之间的夹⾓将改变 ( )。
2、物⽅节点与（）共轭，像⽅焦点与（）共轭，物⽅焦点与（）共轭。
3、单个折射球⾯的主点位在（）；反射球⾯的焦点位于（）。
应用光学期末复习概念
应用光学期末复习概念
概念题：
1、直线传播定律及使用条件
2、理想光学系统成像性质。
3、什么是像空间、什么是物空间？
4、什么是理想光学系统？什么是理想像？
5、什么是实物？什么是虚物？
6、什么是完善像？完善成像的条件是什么？
7、反射和折射之间有什么联系？
8、主平面有什么特点？节点？
9、物方焦点的共轭点是什么？像方焦点的共轭点是什么？物方焦距和像方焦距的关系？
10、近轴光线是如何定义的？近轴光线成什么像？
11、牛顿公式是以为原点的物像公式；高斯公式是以为原点的物像公式。
12、折射球面的主平面在什么地方？反射球面与折射球面的成像公式？焦距和半径的关系。
13、孔径光阑是什么？主要作用是什么？
14、视场光阑是什么？主要作用是什么？
15、什么是景深？分辨率？
16、什么是物方远心光路？其主要作用是什么？
17、什么是棱镜展开？等效空气层
18、光线的物理含义是什么？
19、波面的分类？光线和波面之间的关系？
20、可见光的范围？
21、光学系统的光轴是如何定义的？
22、什么是共轴球面系统？
23、符号规则对于线段和角度是如何规定的？并能根据已知条件熟练标注。
24、近轴光路计算公式（2-12）、（2-15）
25、在什么情况下，光学系统的节点与主点重合？
26、利用（2-12）式推导单个折射球面的焦距公式。反射球面的焦距与曲率半径之间的关系？
27、作图法求物像
28、牛顿公式（2-22）、（2-23）；高斯公式（2-25）、（2-26）
29、无限远轴外物点所成的像高计算公式（2-47），就是视场光阑口径的计算。
30、人眼的分辨率？近视眼和远视眼的调节？
应用光学所有题目
平面距离第一透镜的距离为多少？
13
Applied Optics
解：
1
1 l
y' y
f2' f1'
y'
f 1 ' l 1 l1 f 1 '
f2' f1'
y
200 100
1 l2 '
5 10
1 l2 1 f2'
1 f'
l'
l1 '
l 2 l 1 ' d
11
Applied Optics
经显微镜放大的物为 0 . 5 40 20 解：
对于中继透镜：
y' y 8 20 l' l
y 20
y' 8
l ' ( l ) 210
l 2 .5 l '
l ' 2 . 5 l ' 210
l ' 60
l 2 . 5 l ' 150
工作距离（物平面到物镜的距离）以及物像之间的距离。
解： f '
l' 1 l'
1 l
f l
1 1 200
fl ' f 'l l' l
应用光学复习 第一章
15
入射 面
n
I I
''
界面
I
'
n
'
16
•
•
折射定律
在同一平面内 nsinI=n′sinI′
折射率n：表征透明介质光学性质的重要参数之一。
n=c/v,描述介质中的光速相对于真空中的光速减慢程度的 物理量
空气，n 略大于1（实际应用中大都假设为≈1）
水，n ≈1.3 玻璃，n ≈1.45 –1.75 光折射晶体，如铌酸锂n ≈2.2 –2.3
• 光学介质optical mediums
光学介质：光从一个地方传至另一个地方的空间。空气、 水、玻璃 各项同性介质:光学介质的光学性质不随方向而改变 各向异性介质：单晶体（双折射现象）
均匀介质：光学介质的不同部分具有相同的光学性质
均匀各向同性介质 性价比手机资讯 尽在移动爸爸mtk手机网 mobile-dad.com
12
3.基本定律 •
光的直线传播定律
各向同性的均匀介质
局限性 • 当光经过尺寸与光波长接近或更小 的小孔或狭缝时，光的传播将偏离 直线， “光的衍射” 当光在非均匀介质中传播时，是沿 曲线传播的
•
13
• 光的独立传播定律
从不同光源发出的光线，在空间某点相遇时， 彼此互不影响，各光线独立传播
华中科技大学应用光学课程——应用光学复习A
1）光程— 光在介质中经过的几何路程 l与该介质折射率n的乘积。
s=n? l
均匀介质
m层均匀介质
连续变化的非均匀介质
s=n ? l=c ? t
m
? s ?
n ili
i? 1
B
? s ? ndl A
2）费马原理：光线从A到B ，经过任意多次折射或反射，其光程为极值。 （对s的一次微分为零）
B
? s ? ? ?A ndl ? 0
全反射：当入射光的入射角I大于某值时，两种介质的 分界面把入射光全部反射回原介质中去，这种现象称为 “全反射”或“完全内反射”。
条件：光密 光疏（n> n ′ ）， i>i Q （零界角）
n ? sin i=n ′? sin i ′（ i′＝90° ）
iQ＝arcsin (n ′/n )
5. 费马原理（光程极值原理）
说明：
1. 物点不管是虚的还是实的，都是入射光线的交点；像点则是出射 光线的交点。无论是物还是像，光线延长线的交点都是虚的，而实 际光线的交点都是实的。
2. 物象空间的判断方法 —— 光学系统第一个曲面以前的空间称为 “实物空间”，第一个曲面以后的空间称为“虚物空间”；光学 系统最后一个曲面以后的空间称为“实像空间”，最后一个曲面 以前的空间称为“虚像空间”。
φ
U′
A
O
《应用光学基础》思考题部分参考解答
《应用光学基础》思考题部分参考解答
《应用光学基础》思考题参考答案
第一章几何光学的基本定律和成像概念
1-1 （1）光的直线传播定律：例子：影子的形成。应用：射击瞄准。
实验证明：小孔成像。
（2）光的独立传播定律：例子：两束手电灯光照到一起。
应用：舞台灯光照明；无影灯。
实验证明：两束光（或两条光线）相交。
（3）光的反射定律：例子：照镜子；水面上的景物倒影。
应用：制镜；汽车上的倒车镜；光纤通讯。
实验证明：平面镜成像；球面反射镜成像。
（4）光的折射定律：例子：插入水中的筷子出现弯折且变短；
水池中的鱼看起来要比实际的位置浅。
应用：放大镜；照相机；望远镜等
实验证明：光的全反射；透镜成像；用三棱镜作光的色散。
1-2 否。这是因为光线在棱镜斜面上的入射角I2 = 45°，小于此时的临界角I m= 62.46°。
1-3小孔离物体有90cm远。
1-4此并不矛盾，这是因为光在弯曲的光学纤维中是按光的全反射现象传播的，而在光的全反射现象中，光在光学纤维内部仍按光的直线传播定律传播。
第二章平面成像
2-1 略。
2-2 以35°的入射角入射。
2-3 二面镜的夹角为60°。
2-4 双平面镜夹角88.88°。
2-5 平面镜的倾斜角度为0.1°。
2-6 实际水深为4/3 m。
2-7 平板应正、反转过0.25rad的角度。
2-8 （1）I = 55.59°；（2）δm = 51.18°。
2-9 光楔的最大折射角应为2°4′4〞。
2-10 略。
第三章球面成像
3-1 该棒长l′= 80mm。
3-2l = -4.55 mm，D = 4.27 mm。
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考试试题纸（A卷）
课程名称
题号
题分
备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题应用光学四五六七专业班级八九十总分一二三
一、选择题（每题1分，共5分）
1．发生全反射现象的必要前提是：
A)光线由光疏介质到光密介质传播B)光线由光密介质到光疏介质传播
C)光线在均匀介质中传播D)以上情况都可能产生
2．周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：
A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确
3．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：
A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜
4．棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：
A改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确
5．光学系统中场镜的作用是：
A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确
二、填空题（每题2分，共10分）
1．显微镜中的光学筒长指的是（
2．光学系统中像方顶截距是（
3．用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（
4．望远系统中物镜的相对孔径是（
5．棱镜的转动定理是（
三、简答题（共20分）
1．什么叫孔径光阑？它和入瞳和出瞳的关系是什么？（4分）
2．什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？（4分）
3．几何像差主要包括哪几种？（4分）
4.什么叫远心光路？其光路特点是什么？（4分）
5.照相机中F数是什么意思？光圈指的是什么？（4分））））））
四、分析作图题（共25分）
1.已知正光组的F和F’，求轴上点A的像，要求用五种方法。（8分）
《物理光学与应用光学》习题及选解(部分)
《物理光学与应用光学》习题及选解（部分）
第一章
习题
1-1. 一个线偏振光在玻璃中传播时，表示为：i E ))65.0(10cos(10152t c
z
-⨯⨯=π，试求该光的频率、波长，玻璃的折射率。
1-2. 已知单色平面光波的频率为z H 10
14
=ν，在
z = 0 平面上相位线性增加的情况如图所示。求f x ， f y ， f z 。
1-3. 试确定下列各组光波表示式所代表的偏振态： (1))sin(0kz t E E x -=ω，)cos(0kz t E E y -=ω; (2) )cos(0kz t E E x -=ω，
)4cos(0πω+-=kz t E E y ;
(3) )sin(0kz t E E x -=ω，)sin(0kz t E E y --=ω。 1-4. 在椭圆偏振光中，设椭圆的长轴与x 轴的夹角
为α，椭圆的长、短轴各为2a 1、2a 2，E x 、E y 的相位差为ϕ。求证：ϕαcos 22tan 220
000y x y x E E E E -=
。
1-5.已知冕牌玻璃对0.3988μm 波长光的折射率为n = 1.52546，11m 1026.1/--⨯-=μλd dn ，求光在该玻璃中的相速和群速。
1-6. 试计算下面两种色散规律的群速度（表示式中的v 表示是相速度）：
(1)电离层中的电磁波，222λb c v +=，其中c 是真空中的光速，λ是介质中的电磁波波长，b 是常数。
(2)充满色散介质（)(ωεε=，)(ωμμ=）的直波导管中的电磁波，222/a c c v p -=εμωω，其中c 真空中的光速，a 是与波导管截面有关的常数。
应用光学复习提纲
《应用光学》总复习提纲
第一章
★ 1、光的反射定律、折射定律
I 1 = R 1；n1sinI 1=n2sinI 2
2、绝对折射率
介质对真空的折射率。
通常把空气的绝对折射率取作 1，而把介质对空气的折射率作为“绝对折射率”。★
3、光路可逆定理
假定某一条光线，沿着一定的路线，由 A 传播到 B。反过来，如果在 B 点沿着相反的方向投射一条光线，则此反向光线仍沿原路返回，从 B 传播到 A。
★4、全反射
光线入射到两种介质的分界面时，通常都会发生折射与反射。但在一定条件下，入射到介质
上的光会全部反射回原来的介质中，没有折射光产生，这种现象称为光的全反射现象。
发生全反射的条件可归结为 :
（1）光线从光密介质射向光疏介质；
（2）入射角大于临界角。 ( 什么是临界角？ )
★5、正、负透镜的形状及其作用
正透镜：中心比边缘厚度大，起会聚作用。负透镜：中心比边缘厚度小，起发散作用。
★7、物、像共轭
对于某一光学系统来说，某一位置上的物会在一个相应的位置成一个清晰的像，物与像是一
一对应的，这种关系称为物与像的共轭。
例 1：一束光由玻璃（ n=1.5）进入水中 (n=l.33)，若以 45°角入射，试求折射角。
解： n1sinI1=n2sinI2
n1=1.5; n2=l.33; I 1=45°代入上式得I 2=52.6°
折射角为 52.6°
第二章
★ 1、符号规则；
2、大 L 公式和小l公式
★ 3、单个折射球面物像位置公式
例：一凹球面反射镜浸没在水中，物在镜
前 300mm处，像在镜前 90mm处，求球面反射镜的曲率半径。
2011应用光学期末复习提纲
2011应用光学期末复习提纲
2009级应用光学期末复习提纲
第一章几何光学基本定律与成像概念
1.几何光学与物理光学的区别？
2.理解几何光学的基本概念：可见光、单色光、复色光、光源；均匀介质、各向同性介质；光线、法线、
波面、光束等。
3.理解并掌握几何光学的基本定律：直线传播、独立传播定律的内容及限制；折射与反射、全反射定律
的内容及应用；光的可逆性原理的内容。了解费马原理、马吕斯定律的内容。
4.理解并掌握光学系统成完善像的概念及条件（三种表述）
5.掌握光路计算的基本概念与符号规则。（在习题中体会其应用）
6.掌握光路计算的一般思路：
(1)理解单个折射球面元件具有的普遍意义：平面看做球面的特例，反射看做折射的特例。
(2)宽光束——近轴细光束：
a.理解物点发出的宽光束经单个折射球面成非完善像的概念，如存在球差；
b.理解物点在近轴区内以细光束成完善像（高斯像）、物像共轭的概念，掌握近轴光路计算的公式：
近轴条件，阿贝不变式、拉赫不变量，三种放大率及成像特性分析。（包括单个折射球面和单个反射球面两种情况）
(3)单个球面元件——共轴球面光学系统：理解二者的关系及相关概念，明确物体经光学系统成像是物
点发出的光线经光学系统逐面折、反射的结果；理解并掌握共轴球面系统在近轴区的过渡公式、拉赫不变量、成像放大率的公式。
第二章理想光学系统
7.理解理想光学系统、物像共轭的定义、共轴理想光学系统的成
像性质；体会理想光学系统中三对基点
（面）的提出，对成像位置的确定有何意义？
8.基点和基面：
(1) 理解各基点（面）的定义，其物像共轭点（面）分别是什么？
应用光学试题及答案
2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学 A 课程号：共 2 页第 1 页
专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__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。
授课教师
李颖命题教师或命题负责人
签字李颖
院系负责人
签字
年月日
注：请命题人标明每道考题的考分值。
J F’F J’
图2
z
y
x
A
B
C
D
图1
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
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，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；
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1、近轴光线是如何定义的？近轴光线成什么像？
2、牛顿公式是以为原点的物像公式；高斯公式是以为原点的物
像公式。
3、折射球面的主平面在什么地方？反射球面与折射球面的成像公式？焦距和
半径的关系。
4、孔径光阑是什么？主要作用是什么？
5、视场光阑是什么？主要作用是什么？
6、什么是棱镜展开？
7、光度学量适用于什么波段？光照度是如何定义的？光照度的单位是什么？
8、正透镜的焦距有什么特点？当正透镜的空气里使用时，对光线有何作用？
9、请简述理想光学系统的成像性质。
10、何为屋脊棱镜？屋脊棱镜具有什么成像性质？
11、什么是光的色散？色差是怎么产生的？
12、人眼的明视距离是多少？人眼的极限角分辨率是多少？
13、目视光学系统的视放大率是如何定义的？放大镜视放大率的表达式是什么？
14、什么是渐晕？光学系统为什么需要引进渐晕？
15、光学系统分辨率的含义是什么？说出测量光学系统分辨率的常用方法有哪
些？
16、什么是像空间、什么是物空间？
17、什么是理想光学系统？什么是理想像？
18、什么是实物？什么是虚物？
19、什么是完善像？完善成像的条件是什么？
20、反射和折射之间有什么联系？
21、主平面有什么特点？节点？
23、有一折射率n＝1.52的玻璃板，若有一光线以3°的入射角射到其表面发生
反射和折射。求：
设100,15.2
=-=，计算近轴像点位置？等效空气层的厚度是多少？
l mm L mm
24、显微镜目镜的放大率为Γ=10×，它的焦距等于多少？设物镜的放大率为40×，求显微镜的总倍率？
25、有一薄透镜，当把一高为20mm的物体置于其物方焦点左方400mm处时，将
会在透镜像方焦点右方25mm处成一实像。
求：（1）此透镜的像方焦距；
（2）像的大小；
（3）若物体右移200mm，其像往那个方向移动？
26、用开普勒望远镜分辩10km处相隔100mm的两个物点，试求：
1）
望远镜至少应选用多少倍率； 2） 当筒长L ＝465mm 时，求物镜和目镜的焦距。
27、有一焦距为150mm 的望远物镜，其口径D=30mm ，像的直径为20mm 。求：
1） 物方视场角是多少？
2）如果系统的出瞳口径D`=3mm ，试求系统的视放大率？
28、已知220V ，60W 的充气钨丝灯泡均匀发光，辐射的总光通量为900lm ，求该灯泡的光视效能和发光强度？2m 处的光照度？
29、有一均匀磨砂球形灯，它的直径为17cm ，光通量为220lm ，求该球形灯的光
亮度？
30、要求用两个焦距分别为1210,`50f mm f mm ==的薄透镜组成一个总焦距为
`80f mm = 的镜头，问两透镜之间的间隔应等于多少？
31、一平行细光束平行于光轴入射到曲率半径r=100mm 的折射球面上，试求：（1）它的像点位置？（2）像方焦点的位置？（n=1；n`=1.52）
32、有一个物体高度为y ＝20mm ，被一焦距f`=50mm 透镜成像，已知物距
l ＝－100mm ，求：（1）像距？（2）像高? （3）利用作图法确定像的位置和
像高。
重点：折射球面计算题，透镜基本成像计算题，望远系统，显微系统计算题，光
度学相关计算题。