电子科技大学应用光学作业答案

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应用光学习题解答13年(精编文档).doc

【最新整理，下载后即可编辑】一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是。

2、发生全反射的条件是。

3、光学系统的三种放大率是、、，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是。

5、物镜和目镜焦距分别为mmf2'=物和mmf25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm，则该显微镜的视放大率为，物镜的垂轴放大率为，目镜的视放大率为。

6、某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是(填“实”或“虚”)像。

7、人眼的调节包含调节和调节。

8、复杂光学系统中设置场镜的目的是。

9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为度。

10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm的平行玻璃板，其等效空气层厚度为mm。

11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是。

12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。

13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。

一、填空题1、光路是可逆的2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I 0，其中，sinI 0=n 2/n 1。

3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率；一4、轴上无穷远的物点5、－20；－2； 106、实7、视度瞳孔8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。

9、3010、1011、保持系统的共轴性12、提高数值孔径和减小波长13、小二、简答题1、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通过系统各表面的曲率中心，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。

2、如何确定光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有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。

应用光学习题解答13年

一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是。

2、发生全反射的条件是。

3、光学系统的三种放大率是、、，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是。

5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△=4mm ，则该显微镜的视放大率为，物镜的垂轴放大率为，目镜的视放大率为。

6、某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。

7、人眼的调节包含调节和调节。

8、复杂光学系统中设置场镜的目的是。

9、要使公共垂面的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为度。

10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板，其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是。

12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。

13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。

一、填空题1、光路是可逆的2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I0，其中，sinI0=n2/n1。

3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率；一4、轴上无穷远的物点5、－20；－2；106、实7、视度瞳孔8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。

物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为像空间。

2、如何确定光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。

这些像中，孔径对入瞳中心角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。

应用光学答案(二、三、六、九)

F
F´
F 光逆向时
F´
5、斜入射的平行光线必交于焦平面上的某一点上。
F
F´
例如：L＝f´
出射光线点 F´ F
f´
F´ F
f´ F´ F f´
实像
F´ F
逆向作图，系统位置不能颠倒，注意光线出点位置
F´ F
五、用作图法，对位于空气中的负透镜组分别对不同物距求像距
存在的问题： 1、是组合透镜，两个主平面不重合，像方焦点在左面。而像方主点在右面。
nl y 40 并利用＝ 4求出l , nl y 10
注意的问题：
1、注意符号，放大率为负，并由像距的符号来确定凹面镜方向。像距为正，r为正，凹面镜朝向右。 2、只用到2-4节内容。
y -θ -y´ -r/2
y y tan( ) (l r / 2) r / 2 将y 5，y 20，l 600 代入上式
-u
-f1 h u´ -f2´
l2 f 2 l1 f 2 2、根据垂直放大率式＝1 2 l1 l 2 f1 f1 3、几何方法 y y f2 -y´ ＝ -f1 -f2´ y f1
十三、由两个同心的反射球面构成的光学系统，按照光线反射的顺序第一个反射球面是凹的，第二个反射球面是凸的，要求系统的像方焦点恰好位于第一个反射面的顶点，求两个球面的半径和二者之间的间隔d之间的关系
由已知条件，采用作图法也可以求出。下面两种方法也很好：一种是用几何方法
y´/f´
y
l
y´
y≈ly´/f´
另一种方法
用无限远像高公式y f tg 由已知条件知道tg 因tg y y l 6000 所以求得y 3600 m 300 500

应用光学习题及答案

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）2. 已知透镜的焦距公式为1122111nr f 'r d (n )n()(n )r r =⎡⎤--+-⎢⎥⎣⎦，11H n l'f 'd nr -=-，21H n l f 'd nr -=-，分析双凹透镜的基点位置，并画出FFL 、BFL 和EFL 的位置。

（9分）3. 判断下列系统的成像方向，并画出光路走向（8分）（a ）（b ）五、计算题（共35分） 1．由已知150f mm '=，2150f mm '=-的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成一放大4倍的实像，并且第一透镜的放大率12β⨯=-，试求：1.两透镜的间隔；2.物像之间的距离；3.保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相应的垂铀放大率为多大?（15分）2. 已知一光学系统由三个零件组成，透镜1：11100f f '=-=，口径140D =；透镜2：22120f f '=-=，口径230D =，它和透镜1之间的距离为120d =；光阑3口径为20mm ，它和透镜2之间的距离230d =。

物点A 的位置1200L =-，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）试题标准答案及评分标准用纸课程名称：应用光学（A 卷）一、选择题（每题2分，共10分）1．B ；2．A ；3．C ；4．C ；5．D二、填空题（每题2分，共10分）1．物镜的像方焦点F '物到目镜物镜焦点F 目之间的距离 2．又叫后截距，用Fl '表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离 3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别4．入瞳直径D 和物镜焦距f '物之比D f '物5．假设物空间不动，棱镜绕P 转θ，则像空间先绕P ’转1(1)n θ--，后绕P 转θ三、简答题（每题4分，共20分）1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。

应用光学习题(第一章部分课后习题)

答：透镜的结构参数为： r1 20mm, r2 15mm
d 15mm
该透镜为双凸透镜
n1 1 n 2 n 1 .5 n1 n 1.33 2
由 f1 而 f2
n1r1 20 40m m n1 n1 1.5 1
F
lk lF
L
n2 n1
d
由（1）（ 2）（ 3）解得 d 300mm, f1 450mm, f 2 240mm
f
编号
出处
1_002
P124_5
设计一个对无限远成像的短焦距物镜。焦距 f 35m m ,筒长 L 65 mm ， 50mm 。求理想系统的结构参数，并要求有大于焦距的后工作距离 lk 画出理想光路示意图。
Φ0 答： (1) 系统为双子无焦系统
且由双子无焦系统特点
由于无焦系统的 F1 和 F2 重合如果物体在透镜1的前焦面上，对于透镜2来说，
f
0,
d f1 f 2 x2 x1 x1
x1 0
x2 x1
0 x2
也就是说，物体经过双子无焦系统之后，像在第二个子系统的后焦面上。
＝d f1 f 2 15 60 (132.35) 177.35mm
f f1 f 2 40 (132 .35) 29.85mm 177 .35 f ' f1f 2 39.7mm
编号
出处
1_007
P124_12
一束平行光垂直入射到平凸透镜上，会聚与透镜后480mm处。如果在透镜
答：筒长＝d＋后工作距离
而有双子系统像方焦面公式

应用光学习题解答

.专业专注.一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是___________________________ 。

2、发生全反射的条件是___________________________________________________3、光学系统的三种放大率是_____________ 、_____________ 、___________ ，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出__________ 种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是_________________________ 。

5、物镜和目镜焦距分别为f物2mm和f目25mm的显微镜，光学筒长△=4mm，则该显微镜的视放大率为______________________ ，物镜的垂轴放大率为__________ ，目镜的视放大率为 _________________ 。

6 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，贝U该物点所成的是________________________ 傾实”或虚”像。

7、人眼的调节包含___________ 调节和___________ 调节。

8 复杂光学系统中设置场镜的目的是_________________________________________9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为30 度。

10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm的平行玻璃板，其等效空气层.专业.专注.11、厚度为 ______ mm 。

11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是 ______________保持系统的共轴性 __________ 012、有效地提高显微镜分辨率的途径是提高数值孔径和减小波长。

13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度小。

一、填空题1、光路是可逆的2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I o ,其中， sin I o =n 2/n 1。

应用光学习题解答13年

一、填空题1、光学系统中物和像具有共轭关系的缘故是。

2、发生全反射的条件是。

3、光学系统的三种放大率是、、，当物像空间的介质的折射率给定后，关于一对给定的共轭面，可提出种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方核心共轭的物点是。

5、物镜和目镜焦距别离为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm ，那么该显微镜的视放大率为，物镜的垂轴放大率为，目镜的视放大率为。

6、某物点发出的光领导想光学系统后对应的最后出射光束是集聚同心光束，那么该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。

7、人眼的调剂包括调剂和调剂。

8、复杂光学系统中设置场镜的目的是。

9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，那么双平面镜夹角应为度。

10、近轴条件下，折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板，其等效空气层厚度为 mm 。

1一、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是。

1二、有效地提高显微镜分辨率的途径是。

13、近轴情形下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。

一、填空题一、光路是可逆的二、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I 0，其中，sinI 0=n 2/n 1。

3、垂轴放大率；角放大率；轴向放大率；一4、轴上无穷远的物点五、－20；－2； 10 六、实 7、视度瞳孔八、在不阻碍系统光学特性的的情形下改变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。

九、30 10、101一、维持系统的共轴性 1二、提高数值孔径和减小波长 13、小二、简答题一、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通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，如此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。

二、如何确信光学系统的视场光阑？答：将系统中除孔径光阑之外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。

应用光学习题解答13年

1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是。

2、发生全反射的条件是。

3、光学系统的三种放大率是、、，当物像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出种放大率的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是。

5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜，光学筒长△= 4mm ，则该显微镜的视放大率为，物镜的垂轴放大率为，目镜的视放大率为。

6、某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。

7、人眼的调节包含调节和调节。

8、复杂光学系统中设置场镜的目的是。

9、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为度。

10、近轴条件下，折射率为的厚为14mm 的平行玻璃板，其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时，应使其展开后玻璃板的两个表面平行，目的是。

12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。

13、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。

1、光路是可逆的2、光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角I0，其中，sinI=n2/n1。

9、3010、1011、保持系统的共轴性12、提高数值孔径和减小波长13、小二、简答题1、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通过系统各表面的曲率中心，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。

2、如何确定光学系统的视场光阑答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有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。

电子科技大学应用光学作业答案

则
l1 l2' d1 141.8429
由 n1
l1

n1' l1'
n1 n1' r1
，得
l1
16.046，即 lF
16.046
延长入射的平行光线和出射光线，使之交于一点 A' ，通过 A' 作垂直与光轴的平面，即为像方平面。
设出射光线与右侧透镜交点距离光轴h1,则在近轴条件下，h1 l1'u1'
10
12
17
由
l' 5000 l '
300 200
则 l' 357.14
又
1 l'

1 l'
1 f'
得l
1 1- 1
188.68
l' f '
补充作业1：透镜参数如下：
r1 10 d1 5 r2 50
n1 1.0 n1 ' n2 1.5163 n2 ' 1.0
O O’
求该透镜的主平面和焦点位置？
当l f c，像平面如图所示
当l
1 2
f
c
，像平面如图所示
当 l 0 ，像平面如图所示
当l

1 2
fc
，像平面如图所示
当 l f c，像平面如图所示
当l 2 f c ，像平面如图所示
当 l f 轴上物点，像平面如图所示
6 由牛顿公式 xx' ff ，' 得 x'
x f, x' 0
钨丝灯的总光通量 dΦ PK 60 u15 900 lm
钨丝灯的发光强度 I dΦ dΩ 900 4π cd 垂直照射纸面形成的光照度 E I r2 900 4πr2 lx 纸面漫反射的光通量 Φ 0.75 u EdA 0.75 u 900dA 4πr2 lm

应用光学习题(第一章部分课后习题)

编号
出处
1_008
P125_13
答：(接上一页）

h1 d1 h1 d1 h2 h1 d1tgu1 n 1 h1 1 n 1 1 1
h1 d1 d2 d 2 h2 1 h3 h1 d1 d h h h 1 2 2 1 1 1 2 n 1 2 n 1 1 n2 n2 h1 2 1 n1 d1 d2 d 2 2 d1 h1 1 1 1 h1 1 1 n n n h n 1 2 2 1 1 d1 d2 d2 d1 d 2 h1 1 1 2 1 2 n 1 n n2 n1n1 1 2
答：由组合系统光焦度公式 1 h h h 1 1 2 2 3 3 h1 如果考虑平行光入射到这个薄透镜系统，即 tgu1 0,薄透镜系统处于空气中
n1 1 n n n 2 1 令 1 n3 n2 n 2 1 n3 光线在第二个子系统主面上的高度光线在第三个子系统主面上的高度而由角度公式得， tgu1
f1 f 2
r1 n1 1.5 20 60m m n1 1.5 1 n1
n2 r2 1.5 （ 15 ） 132.35m m n2 n2 1.33 1.5
r2 n2 1.33 （ 15 ） 117.35m m n2 n2 1.33 1.5
答：透镜的结构参数为： r1 20mm, r2 15mm
d 15mm
该透镜为双凸透镜
n1 1 n 2 n 1 .5 n1 n 1.33 2

应用光学习题(含答案).docx

应用光学习题本习题供学习、复习使用。

精练这些习题及作业和课件上的例题有助于掌握、理解应用光学课程的基本知识、理论和规律。

应用光学的基本问题包括在本习题内，但不仅限于本习题。

本习题仅供课程学习时参考。

习题中一些问题提供了解答，限于时间，其它则略去。

一、筒答题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自钱传播定律、独立传播定W：、反射定律和折射定律。

直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。

独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。

反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角：折射定律：折射光线位于入射面内：入射角和折射角正弦之比，对两种定的介j员来说，是=个和入射角无关的常数n isin/，-msin/。

22、理想光学系统的基点和基面有哪些？理想光学系统的基点包指物方焦点、｛象方焦点；物方主点、像方主点：物方节点、像方节点。

基面包括：物方焦平丽、像方然平面：物方主平丽、像方主平面；物方节平面、像方节平面。

3、什么是光学系统的孔役光阑和视场光阙？答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阔。

晴荡艾丽王辅前有字亩7茧事宝肯车夜夜古国的光册J。

4、常见非正常跟有哪两种?如何校正常见非正常1'常见正常目艮包括近视酬远视盹近视眼将工二（远附近点）矫正到无限远，远视眼，将一丘丛（远点就近点）矫正到明视距离。

3、光'于系统极限分辨角为多大?采取什么途径可以提岗极限分辨角？答：衍射决定的极限分辨角为0=3®。

可见其与波长和孔役有关。

订蔬小波长D和增大孔径可以提高光学系统的分辨率。

I什么是共和1）也学系统、元学系统物空间、像空间？答：光学系统以一条公共制线通过系统各表面的幽率中心，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。

、如何确定光学系统的视场Jt阙？答：将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间；这些像中，孔径对入暗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阙。

应用光学答案

应用光学答案1. 折射率高的介质偏折光的能力（），但光速（），称为（）介质。

[填空题] *_________________________________(答案：强慢光密)2. 物点和透镜之间的沿轴距离称为（）。

[填空题] *_________________________________(答案：物距)3. （）是单球面成像中光学系统理想成像的条件。

[填空题] *_________________________________(答案：近轴区)4. 通常把物体(包括虚物)所在的空间称为（）。

[填空题] *_________________________________(答案：物空间)5. 颜色的三个基本属性（）。

[填空题] *_________________________________(答案：色调明度饱和度)6. 光在真空中在传播速度为（），波长为（）的光波能被人眼所见，成为可见光。

[填空题] *_________________________________(答案：3×108m/s380-720nm)7. 光学系统中物和像具有共轭关系的原因是（）。

[填空题] *_________________________________(答案：光路可逆)8. 发生全反射的条件是（）。

[填空题] *_________________________________(答案：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角)9. 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则该物点所成的是（）像。

[填空题] *_________________________________(答案：实)10. 眩光分为（）、（）、（）。

[填空题] *_________________________________(答案：不适性眩光失能性眩光目盲性眩光) 11. 不同光源发出的两束光线相遇后（） [单选题] *A只遵循独立传播定律B只遵循直线传播定律C既遵循独立传播定律又遵循直线传播定律(正确答案)D遵循光的折射定律12. 入射光线与折射光线的夹角是（） [单选题] *A入射角B折射角C既非入射角又非折射角(正确答案)D反射角13. 高斯透镜公式中,物距是（） [单选题] *A物点到像点的距离B物点到透镱的距离(正确答案)C透镜到像点的距离D物体到物方焦点的距离14. 已知像距为10cm,物距为-10cm,求焦距（） [单选题] *A 15cmB 10cmC 5cm(正确答案)D 20cm15. 有关光波的传播速度, 哪-一种说法是不正确的（） [单选题] * A在真空中最大B在不同介质中传播速度不同C不同波长光波在真空中传播速度不同(正确答案)D在真空中的传播速度比在空气中快16. 光线在什么情况下会沿直线传播（） [单选题] *A在同性均匀介质中(正确答案)B在同性不均匀介质中C遇到直径接近光波波长的小孔时D在所有介质中17. 光的独立传播定律适用于（） [单选题] *A相同光源B不同光源(正确答案)C任何光源D平行光源18. 入射角是指（） [单选题] *A入射光线与界面的夹角B入射光线与反射光线的夹角C入射光线与法线的夹角(正确答案)D反射光线与法线的夹角19. 已知入射角大于折射角,则光线由（） [单选题] *A玻璃射入空气B空气射入水(正确答案)C水射入空气D玻璃射入水中20. 按照光的可逆性原理,不正确的是（） [单选题] *A折射光与入射光可以互换B折射光与反射光可以互换(正确答案)C反射光与入射光可以互换D同一个系统中入射光和出射光21. 放在焦点处的点光源通过凸透镜能使光束变成（） [单选题] *A平行光线(正确答案)B发散光线C会聚光线D斜向平行光线22. 用透镜焦距倒数计算透镜的屈光度时.,焦距的单位应为（） [单选题] * A毫米B厘米(正确答案)C米D分米23. 发散点或会聚点在无穷远时（）中的所有光线相互平行,称为平行光束 [单选题] *A真空(正确答案)B水C光束D空气24. 折射率是（） [单选题] *A反映光学材料折射与反射能力B反映光学材料折射能力(正确答案)C反映光学材料反射能力D反映光学材料全反射能力25. 水与玻璃比较,玻璃属（） [单选题] *A光密介质(正确答案)B光疏介质C光学系统D光学材料26. 共轭关系属于（）关系 [单选题] *A一一对应(正确答案)B包括的关系C光学研究D无意义27. 对于光束下列说法正确的是（） [单选题] *A代表光的集合性(正确答案)B代表光的屈光度C代表光的方向性D代表的是光能量流28. 逆光线方向的距离取（）,顺光线方向的距离取（） [单选题] *A负号,正号(正确答案)B正号,负号C正号,正号D负号,负号29. 一个薄透镜F1是+3.00D,F2是-6.00D,问薄透镜的屈光度是（） [单选题] *A.+3.00DB.-6.00DC.-3.00(正确答案)D.+9.00D30. 屈光力的单位之间换算关系是（） [单选题] *A.1D=100度(正确答案)B.1D=10度C.1D=1000度D=0.1度31. 在几何光学框架内，光的传播规律可归纳为哪些基本定律及推导出哪些原理，请分别简述其内容。

应用光学习题答案

钨丝灯的总光通量 dΦ P 60 15 900 lm
钨丝灯的发光强度 I dΦ dΩ 900 4π cd 垂直照射纸面形成的光照度 E I r2 900 4πr2 lx 纸面漫反射的光通量 Φ 0.75 EdA 0.75 900dA 4πr2 lm
纸面光亮度 L Φ dA 0.75 900 4π2r2 10 cd m2
t an u1
3 12
0.25
小孔光阑在物空间的共轭像，由高斯公式得
y' l' y 4.5cm yl
1 1 1 l 4.5cm l' l f1'
t an u2
4.5 12 4.5
0.27Байду номын сангаас
L2对L1成像，由高斯公式得
y' l' y 4.5cm yl
1 1 1 l 11.25cm l' l f1'
等效空气层厚度： e L 18.5mm
n
20
棱镜后
7
表面口径：
50
80
D' 266.6 50 18.5 20 14.86mm 266.6
像的位置 (距棱镜后表面距离) : 像在透镜后焦面上，像的位置：
s 80 50 18.5 11.5mm
s 266.6 50 18.5 198.1mm
解：
y
f
' 1
tg
y' f2'tg
y'
f
' 2
y
f
' 1
15. 电影放映机镜头的焦距f′=120mm，影片画面的尺寸为22×16mm2，银幕大小为6.6 ×4.8m2，问电影机应放在离银幕多远的地方?如果把放映机移到离银幕50m远处，要改用多大焦距的镜头?

应用光学习题解答

第二章 P47 1(题目见书)解:(1)运用大L 公式解该问题:对于第一条光线,11300,2L U =-=-o 时:11111130083.220sin sin sin(2)0.1607,9.247583.220L r I U I r ---==-==o o 111111sin sin 0.16070.0992, 5.69361.6199n I I I n ''==⨯=='o 1111129.2475 5.6936 1.5539,sin 0.0271U U I I U '''=+-=-+-==o o o o11111sin 0.099283.22083.220387.8481sin 0.0271r I L r mm U ''=+=+⨯=' 运用转面公式:21121387.84812385.8481, 1.5539L L d U U ''=-=-===o222222385.848126.271sin sin sin1.55390.3709,21.772626.271L r I U I r --====o o 22222 1.6199sin sin 0.37090.3927,23.12061.5302n I I I n ''==⨯=='o 222221.553921.772623.12060.2059,sin 0.0036U U I I U '''=+-=+-==o o o o 22222sin 0.392726.27126.2712892sin 0.0036r I L r mm U ''=+=+⨯=' 32232289262886,0.2059L L d U U ''=-=-===o 3333332886(87.123)sin sin 0.00360.1229,7.056787.123L r I U I r ---==⨯=-=--o 33333 1.5302sin sin (0.1229)0.1881,10.83971n I I I n ''==⨯-=-=-'o 333330.2059(7.0567)(10.8397) 3.9889,sin 0.0696U U I I U '''=+-=+---==o o o o 33333sin 0.188187.123(87.123)148.3344sin 0.0696r I L r mm U '-'=+=-+-⨯='对于第二条光线,光线与光轴平行入射,所以有:111110sin 0.1202, 6.901583.22h I I r ====o 111111sin sin 0.12020.0742, 4.25541.6199n I I I n ''==⨯=='o 111110 6.9015 4.2554 2.6461,sin 0.0462U U I I U '''=+-=+-==o o o11111sin 0.074283.22083.220216.9726sin 0.0462r I L r mm U ''=+=+⨯=' 21121216.97262214.9726, 2.6461L L d U U ''=-=-===o222222214.972626.271sin sin sin 2.64610.3316,19.366626.271L r I U I r --==⨯==o o 22222 1.6199sin sin 0.33160.3510,20.55081.5302n I I I n ''==⨯=='o 222222.646119.366620.5508 1.4619,sin 0.0255U U I I U '''=+-=+-==o o o o 22222sin 0.351026.27126.271387.9866sin 0.0255r I L r mm U ''=+=+⨯=' 32232387.98666381.9866, 1.4619L L d U U ''=-=-===o 333333381.9866(87.123)sin sin 0.02550.1373,7.891887.123L r I U I r ---==⨯=-=--o 33333 1.5302sin sin (0.1373)0.2101,12.12831n I I I n ''==⨯-=-=-'o 333331.4596(7.8918)(12.1283) 5.6961,sin 0.0993U U I I U '''=+-=+---==o o o o 33333sin 0.210187.123(87.123)97.2128sin 0.0993r I L r mm U '-'=+=-+-⨯=' (2)现在利用近轴光路的计算公式,再将上面的两条光线计算一下,这样可以进行比较。

应用光学作业答案-1-4-

第一章作业：1、根据费马原理证明反射定律。

答案：略2、某国产玻璃的n C=1.51389, n d=1.5163, n F=1.52195，计算其阿贝数，并查出该玻璃的牌号。

答案：V=64.06、K93、求图1-5的入射角i1。

答案：25.81︒4、已知入射光线A的三个方向余弦为cosα、cosβ、cosγ，反射光线A'的三个方向余弦为cosα'、cosβ'、cosγ'，求法线方向。

答案：cosα'-cosα、cosβ'-cosβ、cosγ'-cosγ5、在水中深度为y处有一发光点Q，作QO面垂直于水面，求射出水面折射线的延长线与QO交点Q '的深度y'与入射角i的关系。

答案：'y=第二章作业：1、一个玻璃球直径为400mm，玻璃折射率为1.5。

球中有两个小气泡，一个在球心，一个在1/2半径处。

沿两气泡连线方向，在球的两侧观察这两个气泡，它们应在什么位置？如在水中观察(水的折射率为1.33)时，它们又应在什么位置？答案：空气中：80mm、200mm；400mm、200mm水中：93.99mm、200mm；320.48mm、200mm2、一个折射面r=150mm, n=1, n'=1.5，当物距l=∞, -1000mm, -100mm, 0, 100mm, 150mm, 1000mm时，横向放大率各为多少？答案：0、-3/7、3/2、1、3/4、2/3、3/133、一个玻璃球直径为60mm，玻璃折射率为1.5，一束平行光射到玻璃球上，其汇聚点在何处？答案：l'=15mm4、一玻璃棒(n=1.5)，长500mm，两端面为凸的半球面，半径分别为r1=50mm, r2= -100mm，两球心位于玻璃棒的中心轴线上。

一箭头高y=1mm，垂直位于左端球面顶点之前200mm 处，垂直于玻璃棒轴线。

试画出结构简图，并求a)箭头经玻璃棒成像在什么位置(l2')？b)整个玻璃棒的垂轴放大率为多少？答案：l2'= -400mm、-35、一物体位于半径为r的凹面镜前什么位置时，可分别得到放大4倍的实像、放大4倍的虚像、缩小4倍的实像和缩小4倍的虚像？答案：β= -4，l=5r/8；β= 4，l=3r/8；β= -1/4，l=5r/2；β=1/4，l= -3r/2第三章作业：1、已知一个透镜把物体放大-3⨯，当透镜向物体移近18mm时，物体将被放大-4⨯，试求透镜的焦距。

《应用光学》第四章作业与例题题解

作业：习题1、解：据题意，分别求出光孔AB 和透镜L 1经其前面的光学系统成像。

光孔前面无光学系统，其经前面光学系统成的像为其本身；透镜前面无光学系统，其经前面光学系统成的像亦为其本身。

1）由于物在无限远，光孔直径35mm 小于透镜直径40mm ，所以开口直径35mm 的光孔为孔径光阑，也是入瞳；出瞳为孔径光阑经后方光学系统所成的像：设孔径光阑AB 经L 1成像为A´B´。

由高斯公式和垂轴放大率公式得)(10010050100)50('''mm f l lf l -=+-⨯-=+=——在L 1左侧100mm )(703550100''mm y l l y =⨯--==——出瞳直径为70 mm 2）当物在透镜前300mm 处，光孔对物点的张角为 07.0503002/351≈-=tgu透镜（像L 1´）对物点的张角为 06667.03002/402≈=tgu 比较u 1、u 2可知，透镜（像L 1´）对物点的张角u 2小于光孔（像）对物点的张角（见下图）故透镜L 1为孔径光阑、入瞳和出瞳。

可见，同一光学系统，当物距不同时，其孔径光阑不同，随着l 减少，原来限制光束的光孔失去限制光束的作用，而由透镜框内孔限制光束。

习题4 解：1）根据光通量和辐射通量的关系式有：lm e 76.01051523=⨯⨯=Φ=Φ-η2）据发光强度定义式 ΩΦ=I ，当激光束的发散角u 很小时，立体角2u w π=所以，发光强度：(cd)10512.15024.0760000)104.0(76.076.06232⨯≈=⨯⨯==Φ=-ππαw I 3）据光亮度定义式 dSw dSI L ⋅⋅Φ=⋅=θθcos cos 和 0=θ，2)2(d dS π=得光亮度：)/(101.927577536.11004.3)10(14.35024.010476.0dS L 21212236m cd w ⨯≈⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅Φ=- 4）由 2cos rI E θ=和 0=θ得激光束在5m 远处屏幕上产生的光照度： )(10051.6510512.1cos 4262lx r I E ⨯≈⨯==θ例题：例1．两个薄凸透镜L 1和L 2的口径均为4cm ，L 1的焦距为8cm ，L 2的焦距为3cm ，L 2在L 1之后5cm ，对于平行于光轴入射的光线，求系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳。

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