工程光学练习题

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⼯程光学练习题

⼀、简答题

1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间?

2、⼏何光学的基本定律及其内容是什么?

3、什么是理想像和理想光学系统。

4、理想光学系统的基点和基⾯有哪些?

5、如何确定光学系统的视场光阑?

6、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?

7、成像光学系统有哪两种⾊差?试说明它们的成因?

8、常见⾮正常眼有哪两种?如何校正常见⾮正常眼?

9、瑞利判据和道威判据。

10、光学系统极限分辨⾓为多⼤?采取什么途径可以提⾼极限分辨⾓?

11、相速度、群速度。

12、等厚⼲涉、等倾⼲涉。

13、惠更斯—菲涅⽿原理

14、请分别写出多缝⼲涉亮纹和单缝衍射暗纹条件,并由此简述光栅缺级条

件。

15、常见⾮正常眼有哪两种?如何校正常见⾮正常眼?

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、空⽓中,光焦度可表⽰为,它表⽰光学系统对光束汇聚(或发散)的本领。f '或f 越⼩,Φ越⼤。若()00>'>Φf ,光组是汇聚(汇聚或

发散)光组,Φ愈⼤,汇聚(汇聚或发散)本领愈⼤,反之亦然。

3、凡 1 次镜⾯反射或奇数次镜⾯反射的像称为镜像,物的坐标关系若为右

⼿,则像的坐标关系为左⼿。

4、⼊瞳孔径越⼤,则景深越⼩;对准平⾯距离越远,则景深越⼩。

5、照相机中的可变光阑起的是孔径光阑的作⽤,它限制的是限制进⼊光学

系统成像光束⼝径。

6、单⾊像差有(写出其中的三个):正弦差,彗差,像散,场曲,畸变

7、望远镜分辨率以能分辨的两物点对望远镜的张⾓表⽰;照相系统的分辨

11f f

Φ==-'

率以像平⾯上每毫⽶能分辨的线对数表⽰。

8、光波的空间周期是指 T ,空间频率是指 1/T 。

9、⼲涉条纹的可见度定义为K = ()/()M m M m I I I I -+ ,当两束相⼲光振幅相

同时,条纹可见度K = 1 。

10、如图所⽰,⽤波长为λ的单⾊光垂直照射折射率为

2n 的劈尖薄膜,图中各部分折射率的关系为

321n n n <<。观察反射光的⼲涉条纹,从劈尖顶开始向右数第6条暗条纹中⼼所对应的厚度e 为

13λ/42n (不太确定) 。

11、在多缝衍射中,随着狭缝数⽬的增加,衍射图样有两个显著的变化,即

条纹变亮和变细。

12、设计⼀光栅,要求:(1) 能分辨钠光谱589nm 和589.6nm 的第⼆级谱线;(2)

第⼆级谱线的衍射⾓30θ≤o ;设光线正⼊射,则光栅总刻痕数应满⾜的条件为

491 ;光栅常数应满⾜的条件为 2.357*10^-3 (⽤mm 表⽰)。

1、⼏何光学三个基本定律是:光的直线传播定律,光的独⽴传播定律,

光的折射和反射定律。

2、空⽓中,光焦度可表⽰为,它表⽰光学系统对光束汇聚(或发散)的本领。f '或f 越⼩,Φ越⼤。若()00<'<Φf ,光组是发散(汇聚

或发散)光组,Φ绝对值愈⼤,光组是发散(汇聚或发散)本领愈⼤,反之

亦然。

3、凡 2 次镜⾯反射或偶数次镜⾯反射的像称为⼀致像,物的坐标关系若为

右⼿,则像的坐标关系为右⼿。

11f f

Φ==-'

4、⼊瞳孔径越⼩,则景深越⼤;对准平⾯距离越近,则景深越⼤。

5、照相机中的底⽚框起的是孔径光阑的作⽤,它限制的是

限制进⼊光学系统成像光束⼝径。

6、复⾊光成像时,由于介质的⾊散性⽽引起的不同⾊光之间成像的差别,称为⾊差。⾊差分为轴向⾊差和倍率⾊差

7、显微镜的分辨率以物平⾯上能分辨的两物体间的最⼩(最⼤/最⼩)距离表⽰,照相物镜的分辨率以像平⾯上每毫⽶能分辨的线对数表⽰;

8、光的波长表⽰光具有空间周期性,波长的倒数表⽰其周期。

9、满⾜(1)频率相同、(2)振动⽅向、(3)相位差恒定

的光称为相⼲光。

10、如图,⽤波长λ的单⾊光垂直照射到空⽓劈尖上,从反射

直到该点处再次出现暗条纹为⽌,则劈尖⾓的改变量θ

λ/2nL 。

11、通常的衍射光栅是基于夫琅⽲费衍射原理进⾏⼯作的。若按其对⼊射光波的调制作⽤,光栅可分为:振幅型和相位型。

12、光栅光谱仪作为⼀种分光仪器,主要性能指标有、

和。

三、作图题

见“应⽤光学习题”对应部分。

四、计算题

见“应⽤光学习题”、“物理光学习题”对应部分,及作业题。这⾥补充⼏个题。

1、已知照相物镜的焦距mm 75='f ,被摄景物位于(以 F 点为坐标原点)

m 2-m 6-m 10-、、、-∞=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、解:由⽜顿公式f f x x '='得

(1)0,

='-∞=x x (2)5625.0,

10='-=x x (3)703.0,

6='-=x x (4)81.2,2='-=x x

2、有⼀正薄透镜对某⼀物成倒⽴的实像,像⾼为物⾼的⼀半,今将物⾯向透镜移近100mm ,则所得像与物同⼤⼩,求该正透镜组的焦距。

1、解:由⽜顿公式的横向放⼤率公式 x f -=β得物⾯移动前后的放⼤率分别为

2

111-=-=x f β 122-=-

=x f β因物⾯移动前后物距之差为

mm x x 10012=-

所以,正薄透镜的焦距为

mm

x x f f 10021=-=-='

3、在杨⽒实验中,两⼩

孔距离为1mm ,观察屏

离⼩孔的距离为50cm ,当⽤⼀⽚折射率1.58 的透明薄⽚帖住其中⼀个⼩孔时发现屏上的条纹系统移动了0.5cm ,试决定试件

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