工程光学作业题集
工程光学习题答案
工程光学习题答案第一章习题及答案1、已知真空中的光速c＝3*108m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中， n=1.333 时，v=2.25*108m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65 时，v=1.82*108m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s，当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s。
2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出:所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm。
3、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
北航工程光学考试题及答案
北航工程光学考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光的干涉现象产生的条件是：A. 光的频率相同B. 光的相位相同C. 光的振幅相同D. 光的传播方向相同答案：AB2. 以下哪种光学元件可以改变光的传播方向？A. 透镜B. 反射镜C. 滤光片D. 光栅答案：B3. 光学系统中的像差主要包括：A. 球差B. 色差C. 像散D. 以上都是答案：D4. 光的偏振现象说明光是：A. 横波B. 纵波C. 椭圆波D. 圆波答案：A5. 以下哪种材料不是光学材料？A. 石英B. 玻璃C. 塑料D. 橡胶答案：D6. 光纤通信中使用的光纤是：A. 单模光纤B. 多模光纤C. 单模和多模光纤D. 以上都不是答案：C7. 激光的相干性比普通光源好，主要是因为：A. 激光的频率单一B. 激光的相位一致C. 激光的振幅一致D. 激光的强度高答案：B8. 光学系统中的景深是指：A. 物体到镜头的距离B. 镜头到成像平面的距离C. 物体到成像平面的距离D. 允许物体在一定范围内移动而成像仍然清晰的范围答案：D9. 光学成像中，物体与像之间的距离称为：A. 焦距B. 物距C. 像距D. 焦距和物距之和答案：C10. 以下哪个参数不是描述透镜光学性能的？A. 焦距B. 光圈C. 景深D. 分辨率答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 光的折射定律，也称为斯涅尔定律，其表达式为：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2分别是光从介质1到介质2的________和________。
答案：折射率2. 光学系统中，透镜的焦距越短，其视场角越________。
答案：大3. 光学成像中，当物体距离透镜的距离大于透镜的焦距时，成像为________。
答案：实像4. 激光的产生原理是基于________效应。
答案：受激辐射5. 光纤通信中，信号的传输是通过________来实现的。
答案：光波6. 光学系统中，为了减少像差，通常采用________透镜。
华南理工大学工程光学作业10w
位于空气中的两个薄透镜，其参数为 f1 ' ＝ 100mm， f 2 ' ＝70mm， d ＝50mm，求组合系统 的焦距和基点位置。
10.4计算题（参考答案）
令 l1 =- , 按高斯公式和过渡公式有： l1 f1 ' 100mm l2 l1 ' d1 100 50 50 mm l2 ' lF ' f ' l2 f 2 ' 50 70 29.2mm l2 f 2 ' 50 70
光学工程作业Байду номын сангаас讲
作业与思考题十
10.1习题8-1（P367 作图题）
（1）
⑥该光线过⑤点 ①光线延长线过B点 ②光线平行① F ⑦光线延长线过B点 ③ ⑤ ③④得到交点 ④焦平面
F’
A’
A
10.1习题8-1（P367 作图题）
（2）
A
F F’
A’
10.1习题8-1（P367 作图题）
（3）
①该光线延长线过B点 ⑦该光线延长线过B点 B’ F A’ ②光线平行① ③ ④ F’
l1 ' l2 ' 100 29.2 58.4 mm l2 50 d 50 ) 58.4 (1 ) 29.2 mm f1 ' 100
lF ' f '(1
lH ' lF ' f ' 29.2 58.4 29.2 mm 由于光组处于空气中，故有： f f ' 58.4mm lF f (1 d 50 ) 58.4 (1 ) 16.7 mm f1 70
一薄透镜焦距为200mm，一物体位于透镜前 300mm处，求像的位置和垂轴放大率。
工程光学试题
工程光学试题—■判断（分，每题分）1.在介质中，光沿直线传播。
（X）2•同种光在不同介质中传播速度不同，频率不同。
（x）3.全反射发生的条件是光线从光疏介质射向光密介质。
（x）4.孔径角以光线起算转向光轴，顺时针旋转角度为正，逆时针旋转角度为负。
（X）5.在共轴球面光学系统中，横向放大率卩=3,表明该物所成的像为正立像且物像虚实相反。
（v6.垂直于光轴的物平面，其共轭像平面也必然垂直于光轴。
（v）7.在眼睛的光学成像系统中，明视距离就是近点距离。
（x）8.物方焦点和像方焦点，物方主店和像方主点是两队共轭点。
（x）9.对近视眼，显微镜所成的像应位于近视眼的远点上，应将目镜向前调。
（v）10.望远镜能使入射的平行光束仍保持平行地射出光学系统O（V）二.填空（分，每空分）1.一条入射线经转e角的平面镜反射,其反射光线转过兰角，2夹角为a的平面镜，光线从射入到射出总共反射了n次，则其出射线与入射线夹角为2n a。
2.用垂轴放大率判断物、像正倒关系方法：当0>0时正像，0<0时倒像。
3.光楔的顶角为a，则其最小偏向角为（n-1）a。
4.反射棱镜的作用转折光轴、转像、分像（分光、分色）合像。
5.正常眼的远点距为无穷远，近点距为眼前2£0_mm，视度调节范围为10屈光度，明视距离为250mm。
6•设计一个T=5x的放大镜，其焦距f=50mm。
7•已知某望远镜物镜焦距f1D=250mm，f2D=25mm，则该望远镜焦距fD=8,光学筒长L=275mm,放大倍数T=-10，此望远镜为开普勒（开普勒/伽利略）望远镜。
8.某人眼睛在放松状态下只能将位于眼睛前方0・5m处的物体成像在视网膜上，则此人眼睛的度数为一200度，应该戴一副焦距fD=—500mm的眼镜。
三■作图（分，每题分）1.完成光路图，标出A的像AQ，保留作图痕迹。
（1）答案:（2）用图解法求组合光组的基点（基面）的位置。
答案：、设输入为右手坐标系，画出经图中棱镜后的输出坐标系。
工程光学题库(标记版本)
一、 填空题1、光的折射定律数学表达式为__f a λ'__________________ ，反射定律可看作是折射定律在__________时的一种特殊情况。
2、当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转15°角，则反射光线将转动 角。
3、光线通过平行平板折射后出射光线方向___ ___,但会产生轴向位移量，当平面板厚度为d ，折射率为n ，则在近轴入射时，侧移量为_____________ 。
4、两列波相干的条件 ____ ___________ ，_____________ _ ， _______ __________ 。
5、单个折射球面横向放大率β= ，当-1<β<0时，成像性质为 。
6、1/4波片的附加相位差为_________________,线偏振光通过1/4波片后，出射光将变为___________________ 。
7、光轴是晶体中存在的特殊方向,当光在晶体中沿此方向传播时不产生________________。
n e <n o 的单轴晶体称为______________。
8、在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为________ ，另一类为___________ 。
9、假设光波的偏振度为p ，则p=0时表示____ ____ ，p=1时表示_____ _____ ,0<p<1时表示_____ _____ 。
10、在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜M 1，M 2严格垂直，则可观察到若M 1与M 2’间的厚度每减少_______的距离,在条纹中心就 一个条纹。
11、光波的振动方向与传播方向互相____ __,所以光波是___ ____。
12、在单缝衍射中，设缝宽为a ，光源波长为λ，透镜焦距为f ´，则其衍射暗条纹间距e 暗=_______ ，条纹间距同时可称为 。
物理学：工程光学试题(题库版)
物理学：工程光学试题（题库版）1、单选原子发射光谱定性工作中，对粉末样品经常采用（）作为支持电极。
A、石墨电极B、铜电极C、锌电极D、银电极正确答案：A2、名词解释光程正确答案：光经过的实际路径长度与所在介质（江南博哥）折射率的乘积3、问答题什么叫“畸变”？它与什么因素有关？正确答案：轴外点的宽光束和细光束都有像差存在，即使只有主光线通过光学系统，由于球差影响，它不能和第二近轴光一致，主光线和高斯像面焦点的高度不等于理想像高，其差别就是系统的畸变。
4、名词解释电光效应正确答案：在电场作用下，可以使某些各向同性的透明介质变为各向异性，从而使光产生双折射，这种现象称为电光效应。
5、名词解释弧矢平面正确答案：包含主光线，且与子午平面正交的平面。
6、填空题我们通常把分界面两边折射率高的介质称为光密介质，折射率低的介质称为（）。
正确答案：光疏介质7、单选采用调制的空心阴极灯主要是为了（）。
A.延长灯寿命B.克服火焰中的干扰谱线C.防止光源谱线变宽D.扣除背景吸收正确答案：B8、问答题正弦光栅在自身所在平面内分别平移和转动时，对夫琅禾费衍射场的衍射斑有什么影响。
正确答案：正弦光栅在自身所在平面内移动时衍射斑光强分布不变，相位分布发生变化。
在自身平面内转动时，衍射光强和相位分布都发生变化。
9、名词解释物方远心光路正确答案：光学系统的物方光线平行于光轴，主光线的汇聚中心位于物方无限远处.10、填空题发光点发出的光波向四周传播时，某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面，简称（）正确答案：波面11、填空题棱镜摄谱仪的结构主要由（），（），（），（）四部分（系统）组成。
正确答案：照明系统；准光系统；色散系统；投影系统12、名词解释物方空间正确答案：所有实物点和虚物点的集合构成的空间。
13、填空题交流电弧的激发能力强，分析的重现性好，适用于（），不足的是蒸发能力也稍弱，灵敏度稍低。
正确答案：定量分析14、问答题什么是景深，照相物镜的景深与什么有关？正确答案：能在像面上获得清晰像的物空间的深度是系统的景深。
工程光学-参考题,仅供参考!
一、选择题（10个，每题2分）1．可见光的波长（真空中）范围大约是：B（A）3000Å~7000Å （B）380nm~760 nm（C）380Å~760 Å （D）1.0μm~7.0μm2．几何光学所用到的参量有符号规定，下列符号规定中错误的是：B （A）沿轴线段，与光线传播方向相同为正。
（B）光线与光轴的夹角，顺时针为正。
（C）垂轴线段，在光轴以下为负。
（D）相邻两折射面间隔，逆光线方向为负。
3. 共轴球面系统的基本组元是：C（A）反射镜（B）棱镜（C）透镜（D）平面镜4. 像点和像的关系是：（A）像点小于等于像（B）像点小于像（C）像点大于像（D）像点大于等于像5. 理想光学系统中，通过像方节点的出射光线和通过物方主点的入射光线的关系是：B（A）相交B、平行（C）重合（D）无法确定6. 理想共轴球面系统中位于光轴上的物点对应的像点的位置是在：C（A）光轴的上方（B）光轴的下方（C）光轴上（D）无法确定7．对于理想光学系统，可以用牛顿公式或高斯公式计算成像位置，其中：B （A）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统主点和焦点来确定。
（B）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统焦点和主点来确定。
（C）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置均用相对于光学系统焦点来确定。
（D）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置均用相对于光学系统主点来确定。
8．对一个给定的理想光学系统，系统的轴向放大率D（A）是一个常数，与物的位置无关。
（B）不是常数，与物的尺寸有关。
（C）不是常数，但仅与是否成实像关。
（D）不是常数，与物的位置有关。
9．阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数，对于该参数，正确的是：B （A）阿贝常数越小，色散越低。
（B）阿贝常数越大，色散越低。
（C）阿贝常数越小，热膨胀越低。
（D）阿贝常数越大，热膨胀越低。
10．光学量与辐射量间的关系取决于人的视觉特性，人眼对不同波长的光的响应用光谱光效率函数描述。
工程光学练习答案(带样题).doc
工程光学练习答案(带样题)期末，东北石油大学审查了09级工程光学的测量和控制材料。
第一章练习1，假设真空中的光速为3米/秒，则计算水中(n=1.333)、皇冠玻璃(n=1.51)、燧石玻璃(n=1.65)、加拿大树胶(n=1.526)、钻石(n=2.417)和其他介质中的光速。
解决方案:当灯在水中时，n=1.333，v=2.25m米/秒，当灯在皇冠玻璃中时，n=1.51，v=1.99m米/秒，当灯在燧石玻璃中时，n=1.65，v=1.82m米/秒，当灯在加拿大树胶中时，n=1.526，v=1.97m米/秒，当灯在钻石中时，n=2.417，v=1.24米/秒。
2.一个物体穿过针孔照相机，在屏幕上形成一个60毫米大小的图像。
如果屏幕被拉开50毫米，图像的尺寸变成70毫米，计算出从屏幕到针孔的初始距离。
解决方案:在同一个均匀的介质空间中，光直线传播。
如果选择通过节点的光，方向不会改变，从屏幕到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形的相似性得到:因此，x=300mm毫米意味着从屏幕到针孔的初始距离是300毫米。
3、一块厚度为200毫米的平行平板玻璃(n=1.5)，下面放一块直径为1毫米的金属板。
如果玻璃板上覆盖有圆形纸片，则要求玻璃板上方的任何方向都不能看到纸片。
这张纸的最小直径是多少？解决方案:如果纸片的最小半径是x，那么根据全反射原理，当光束从玻璃发射到空气中的入射角大于或等于全反射临界角时，就会发生全反射，正是由于这个原因，在玻璃板上方看不到金属片。
全反射的临界角由下式确定:(1)其中N2=1，n1=1.5，根据几何关系，利用平板的厚度和纸张与金属片的半径计算全反射临界角的方法如下:(2)纸张的最小直径x=179.385mm毫米可以通过组合等式(1)和(2)来获得，因此纸张的最小直径为358.77毫米4.光纤芯的折射率是n1.包层的折射率为n2，光纤所在介质的折射率为n0。
计算光纤的数值孔径(即n0sinI1，其中I1是光在光纤中以全反射模式传播时，光在入射端面的最大入射角)。
工程光学综合练习题
工程光学综合练习题工程光学是光学学科的一个重要分支，它关注于利用光学原理和技术来解决实际工程问题。
本篇文章将为您提供一套综合性的工程光学练习题，在完成每道题目后，您可以在下方找到相应的详细解答。
请准备好您的思维和计算能力，并让我们一起开始吧！练习题一：透镜的成像一个物体位于离一透镜的左侧10 cm处，虚物距为15 cm。
透镜的焦距为20 cm。
请计算：1. 物体的实际高度；2. 物体到透镜的像距和像的放大倍数；3. 像的性质（实像还是虚像）。
练习题二：光的折射一束光从空气（n=1）垂直入射到玻璃（n=1.5）中。
根据折射定律，请回答以下问题：1. 入射角和折射角的关系；2. 光的速度在空气和玻璃中的比值；3. 光的频率在空气和玻璃中是否改变。
练习题三：干涉现象两束相干光垂直入射到一个薄膜上，反射光和透射光的路径差为λ/4。
请回答以下问题：1. 反射光和透射光的相位差；2. 当反射光和透射光合成时，是否会发生干涉现象；3. 干涉程度与路径差的关系。
练习题四：光的偏振一束偏振光以45°的角度入射到一块偏振片上，通过该偏振片后，请回答以下问题：1. 出射光的偏振状态；2. 若将这束出射光再次入射到另一块偏振片上，且两片偏振片光轴垂直，求通过第二块偏振片的光的强度比原来的光强。
练习题五：光的衍射一束单色光通过一个狭缝后，发生衍射现象。
请回答以下问题：1. 产生衍射现象的必要条件；2. 当狭缝越窄时，衍射条纹的宽度是增大还是减小；3. 如何利用衍射现象来测量小孔的直径。
练习题六：激光技术激光在现代工程中有着广泛的应用。
请简要回答以下问题：1. 什么是激光，它与常规光有何不同之处；2. 列举至少三个激光应用的领域，并简述其原理；3. 激光在通信中的作用和优势是什么。
解答如下：练习题一：1. 物体的实际高度为10 cm。
2. 物体到透镜的像距为40 cm，像的放大倍数为1。
3. 像为实像。
练习题二：1. 入射角和折射角的关系由折射定律给出：n1sinθ1 = n2sinθ2，其中θ1为入射角，θ2为折射角，n1和n2分别为两种介质的折射率。
工程光学综合练习题
综合训练二（测控、信息、电科、光科专业适用）一、题目：典型光学系统的外形尺寸计算与分析二、目的：1）课程知识的综合运用：综合运用已经学过的理想光学系统理论、光束限制理论和像差理论，进行实际光学系统的外形尺寸计算，为光学设计打下良好基础。
2）促进协助和自学能力的提高：通过小组共同研究，促进学生团结协助精神的培养。
同时培养学生查阅资料及自学能力。
三、内容外形尺寸计算，是指根据使用要求确定光学系统整体结构尺寸的设计过程，其主要内容包括：1)确定系统的孔径、视场、分辨率以及光组构成和光束限制情况；2)确定各光组的光学特性（焦距、放大倍率等）及几何关系（轴向位置、通光孔径等）；3)画出完整的系统光路图，标示主要参数予以验证；4)规划成像质量、视场、孔径的权重。
本次综合练习要求做到第3步。
四、选题方式1）以综合练习一确定的小组为单位选题；2）有兴趣做光学设计的小组先选（第7题和第15题）；3）剩下的小组，由小组长抽签选择其余13题。
五、要求1）根据要求画出系统光路图，标识系统结构、光束限制和成像典型光线。
2）设计思路、分析步骤和设计过程齐全，设计合理，结果可靠。
3）第11教学周布置任务，完成选题和资料查找工作；5）第12教学周完成理想参数计算；6）第13教学周完成各光组的选型及初步计算；7）第14教学周完成整体的外形尺寸计算；（网上提交）8）第15教学周根据反馈完善，周末网上提交提交电子最终版，同时上交纸版。
六、成绩评定根据设计综合情况，以百分制给分。
附：设计题目练习题一开普勒望远镜是最简单的望远镜系统，已知视觉放大率Γ=-10X ，视场角2ω=2˚，出瞳直径D '=5mm ，出瞳距l z '=11.25mm ；另有一对称式双透镜转像系统，两透镜之间的距离为60mm ，插入上述望远镜光路中将筒长拉长180mm 。
请计算组合系统的外形尺寸（包括物镜、场镜、转像透镜、目镜的焦距、位置、通光孔径以及系统的光束限制情况等）。
工程光学下作业题
画出 o 光、e 光的振动方向，传播方向。
i
光轴 图1
解：如图所示：
4.在图 3 所示的尼科耳棱镜中， ACD 90 ，SM 平行于 AD。试计算此时能使
o 光在棱镜胶合面上发生全反射的最大入射角度以及相应的 S0MS 。设以钠黄
光入射，入射方向为 S0 M 。
S So
A
22 48
6 16
������12
=
3 16
������0
如果取������2 = −������/2，������2不变。
6.单色光通过一个尼科耳棱镜 N1，然后入射到杨氏干涉装置的两个细缝上，问： (1)尼科耳棱镜 N1 的主截面与图面应成怎样的角度才能使光屏上的干涉图样中 的暗条纹为最暗？(2)在上述情况下，在一个细缝前放置一半波片，并将这半波 片绕着光线方向继续旋转，问在光屏上的干涉图样有何变化？ 解：（1）若使暗条纹为最暗,即要求通过两缝的光强度相等,两列相干光矢量的方 向相同,所以应把尼科耳棱镜放置在双缝的对称轴线上,并且使其主截面与双缝的 方向平行 （2）当在一个缝前放半波片,通过该缝的线偏光矢量的方向发生变化,使沿原方向 的分量减小,从而降低了条纹的可见度。继续旋转波片,当其光轴与细缝成 45°夹 角时,通过两缝的光矢量相互垂直,干涉条纹消失,在屏上出现照度均匀的现象,随 着波片的旋转,可观察到条纹从最清晰,然后逐渐减弱,到消失,再出现干涉条纹,逐 渐清晰的现象。
最后通过������2的光强������2是������2������，������2������相干叠加的结果，即
������2
=
������22������
+
工程光学复习题
一．问答题：（共12分，每题3分）1．摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？2．为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？3．显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？4．评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？二．图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3分）1．求像A'B'2．求像A'B'3．求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4．判断光学系统的成像方向5．求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场6．判断棱镜的成像方向三．填空：（共10分，每题2分）1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为：①________________________________________________②________________________________________________2．转像系统分____________________和___________________两大类，其作用是：_________________________________________3．一学生带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_________________。
4．光通过光学系统时能量的损失主要有：________________________, ________________________和_______________________。
5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。
四．计算题：（共60分）1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。
（10分） 2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。
工程光学复习题及答案
工程光学复习题及答案一、单项选择题1. 光学中，光的波动性可以通过以下哪个实验来验证？A. 双缝干涉实验B. 单缝衍射实验C. 迈克尔逊干涉仪实验D. 光的偏振实验答案：A2. 以下哪种光学元件可以实现光的会聚？A. 凸透镜B. 凹透镜C. 平面镜D. 棱镜答案：A3. 光的折射定律是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 惠更斯C. 斯涅尔D. 爱因斯坦答案：C二、填空题4. 光在真空中的传播速度是_________m/s。
答案：3×10^85. 光的波长、频率和速度之间的关系可以用公式_________来表示。
答案：v=λf6. 光的偏振现象表明光是一种_________。
答案：横波三、简答题7. 简述光的干涉现象及其产生条件。
答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的相位差引起的光强分布出现明暗相间的条纹。
产生干涉的条件是：两束光必须是相干光，即它们的频率相同，相位差恒定或满足一定的关系。
8. 什么是光的衍射现象？并举例说明。
答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波的传播方向发生改变，形成明暗相间的衍射图样。
例如，当光通过单缝时，会在缝后形成衍射条纹，这种现象称为单缝衍射。
四、计算题9. 已知一束光的波长为500nm，求其在真空中的频率。
答案：根据公式v=λf，光在真空中的速度v=3×10^8 m/s，波长λ=500×10^-9 m，代入公式可得频率f=v/λ=(3×10^8)/(500×10^-9) Hz=6×10^14 Hz。
10. 一束光从空气斜射入水中，入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律n1sinθ1=n2sinθ2，其中n1为空气的折射率，n2为水的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
空气的折射率n1≈1，水的折射率n2≈1.33，代入公式可得sinθ2=n1sinθ1/n2=1×sin30°/1.33≈0.433，因此θ2≈26.3°。
工程光学课后作业
工程光学课后作业----57729be2-715d-11ec-9b08-7cb59b590d7d 工程光学课后作业.第1部分：镜像成像操作一.一只麻雀位于曲率半径为r的凹球面反射镜前，其像是与物等大的实像，求物距。
2.一名2.2米的篮球运动员站在曲率半径为4米的凸球面镜前3米，问道：（1）镜子的焦距、像距和像大小是多少？（2）它是真实的还是虚拟的，倒置的还是直立的？3.用焦距为+2.0m的凸面镜对位于镜前6.0m的羚羊成像，求像距、垂轴放大率、像的倒正。
4.凹面球面镜前200厘米处有一个小物体，其焦距绝对值为50厘米。
请确定图像的位置、垂直轴的放大率、图像的性质和图像的反转。
part2：光的反射和折射定律作业5.用费马原理证明了光的反射定律和折射定律。
6.已知真空中的光束为3⨯10m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、金刚石（n=2.417）中的光速。
7.一块200mm厚的平行平板玻璃（n=1.5），下面放置一块直径为1mm的金属板。
如果玻璃板上覆盖有一张圆纸，则要求在玻璃板上方的任何方向上都看不到金属板。
这张纸的最小直径是多少？8.证明光线通过平行玻璃板时，出射光线与入射光线平行。
9.光纤芯的折射率为N1，包层的折射率为N2，光纤所在环的折射率为数值孔径（即8n0，求光纤的n0sinθ0）。
10.一只麻雀位于曲率半径为R的凹球面镜前。
它的图像是与物体一样大的真实图像，并计算物体距离。
11.一个2.2m的篮球运动员站在曲率半径为4m的凸球面反射镜前3m处，问：（1）反射镜的焦距、像距、像的大小是多少？（2）是实像还是虚像、像是倒立的还是正立的？12.使用焦距为+2.0m的凸面镜对镜子前面6.0m的羚羊进行成像，并计算成像距离、垂直轴放大率和图像反转。
13.一个小物体位于焦距的绝对值为50cm的凹球面反射镜前200cm处，请确定像的位置、垂轴放大率、像的性质、像的倒正。
工程光学考试题及答案高中
工程光学考试题及答案高中一、选择题1. 光学成像的基本条件是什么？A. 物体必须在焦点以内B. 物体必须在焦点以外C. 物体必须在焦点上D. 物体必须在焦距以内答案：B2. 凸透镜成像的规律是什么？A. 物远像近像变小B. 物近像远像变大C. 物远像远像变大D. 物近像近像变小答案：B3. 以下哪种情况不属于光的折射现象？A. 光从空气进入水中B. 光从水中进入空气中C. 光从玻璃进入空气中D. 光从空气直接传播答案：D4. 光的三原色是什么？A. 红、绿、蓝B. 红、黄、蓝C. 红、橙、绿D. 蓝、绿、紫答案：A5. 以下哪种光学仪器是利用光的反射原理制成的？A. 望远镜B. 放大镜C. 显微镜D. 潜望镜答案：D二、填空题6. 凸透镜的焦距越短，其成像能力越________。
答案：强7. 当物体位于凸透镜的焦点上时，成像情况是________。
答案：不成像8. 光的折射定律中，入射角和折射角的关系是________。
答案：入射角越大，折射角越大9. 光的干涉现象是指两个或两个以上的________相互叠加的现象。
答案：光波10. 光的衍射现象是指光绕过障碍物继续传播的现象，这种现象说明了光具有________。
答案：波动性三、简答题11. 请简述光的干涉条件。
答案：光的干涉条件包括：光波的频率相同、光波的相位差恒定、光波的振动方向相同。
12. 什么是全反射现象？请简述其产生条件。
答案：全反射现象是指当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，光将完全反射回光密介质中。
产生全反射的条件包括：光从光密介质进入光疏介质，入射角大于临界角。
四、计算题13. 已知凸透镜的焦距为10cm，物体距离透镜15cm，求像的性质和位置。
答案：根据凸透镜成像公式1/f = 1/u + 1/v，其中f为焦距，u为物距，v为像距。
代入数据得1/10 = 1/15 + 1/v，解得v = 30cm。
由于物距大于焦距，像距大于物距，所以成像为倒立、放大的实像。
工程光学题目参考
一．填空题1.用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是： (1)________________________________________；(2) _______________________________________。
2.设介质的折射率为n，光在介质中走过的几何路程为d，则光在此介质中的光程为________。
3.光线从n=2的介质入射到空气介质中，其发生全反射的的临界角为。
4.在如图1光学系统中，图1，其物象关系为_______ _。
5.光学系统一般是轴对称的，有一条公共轴线，称为。
6.无限远轴上物点通过理想光学系统所成的像点称为像方。
7.理想光学系统主平面的横向放大率为。
8. 是能成完善像的唯一理想器件。
9.凡二次镜面反射或偶次镜面反射像被称为。
10.两平面镜之间的夹角为30，经两平面镜反射的出射光线与入射光线的夹角为。
11.最小偏向角常常被用来测量棱镜材料的。
12.对于单个折射球面，有三个物体位置可以不产生轴上点球差，这三个物点位置称为。
13.没有像散时的像面弯曲称为。
14.在盂塞尔颜色样品中，常用三个参数来描述颜色特性，其中是表示一种彩色的纯洁度。
15.一房间16.对正常人来说，观察前方0.2m远的物体，眼睛需要调节视度。
17.有一近视眼，通过验光得知其远点视度为-2个屈光度（眼镜行业称近视200度）,需佩戴焦距为的近视眼镜。
18.根据道威判据，显微镜的分辨率为。
19.以下四种被瞄准图案中，图案人眼的瞄准精度最低。
A B C D20. 直径3米的园桌中心上方2米处吊一平均发光强度为200坎德拉的灯泡，园桌中心的光照度等于_______________。
1.一个凹面镜的曲率半径为160mm，其焦距应该为。
2.在理想光学系统中采用牛顿公式求像，在此物方和像方的坐标原点分别为系统的物方和像方的。
3.在理想光学系统中采用高斯公式求像，在此物方和像方的坐标原点分别为系统的物方和像方的 。
工程光学习题(1)
解：，
，
17. 二个薄凸透镜构成的系统，其中透镜直径，，，透镜L2位于L1
后，若入射平行光，请判断一下孔径光阑，并求出入瞳的位置及大小。
解：判断孔径光阑：第一个透镜对其前面所成像为本身，
第二个透镜对其前面所成像为，其位置：
，求出，，其大小
为：，2
因为，故第一透镜为孔阑，其直径为4厘米，它同时为入瞳。
2．用图解法就像可供选择的典型光线和可利用的性质有哪些？ 答：（1）平行于光轴入射的光线，它经过系统后过像方焦点； （2）过物方焦点的光线，它经过系统后平行于光轴；（3）倾斜于光轴 入射的平行光束经过系统后会交于像方焦平面上的一点；（4）自物方 焦平面上一点发出的光束经系统后成倾斜于光轴的平行光束；（5）共 轭光线在主面上的投射高度相等。 3．简述棱镜系统成像方向判断原则。 答：（1）坐标轴和光轴的出射方向一致；（2）垂直于主截面的坐 标轴视屋脊面的个数而定，如果有奇数个屋脊面，则其像坐标轴方向与 物坐标轴方向相反；如果没有屋脊面或有偶数个屋脊面，则像坐标轴方 向与物坐标轴方向一致。（3）平行于主截面的坐标轴的方向视反射面 的个数（屋脊面按两个反射面计算）而定。如果物坐标系为右手坐标 系，当反射面个数为偶数时，坐标轴按右手坐标系确定；而当反射面个 数为奇数时，坐标轴依左手坐标系确定。 4．何为孔径光阑、视场光阑？何为入射光瞳、出射光瞳？ 答：（1）限制轴上物点孔径角大小的金属圆片称为孔径光阑。 （2）限定成像范围的光阑称为视场光阑。（3）孔径光阑经孔径光阑前 面光学系统所成的像称为入射光瞳；（4）孔径光阑经孔径光阑后面光 学系统所成的像称为出射光瞳。 5．光学系统成完善像的条件可以表述为？ 答：（1）入射波面为球面波时，出射波面也为球面波。（2）输入 光为同心光束时，出射光亦为同心光束。（3）物点及其像点之间任意 两条光路的光程相等。 6．摄像物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性 质？ 答：摄影物镜的三个重要参数分别是焦距、相对孔径和视场角。焦 距决定成像的大小，相对孔径决定像面照度，视场决定成像的范围。 7．简述共轴理想光学系统所成的像的性质。 答：（1）位于光轴上的物点对应的共轭像点也必然位于光轴上；
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2 2
2
n 2( L x ) (1 x) 2 y ''2
0 Lx
因为 sin I
； sin I ''
( L x) 2 y '' 2
代入并整理得 I I '' ，即的证明。 1-7.证明光线通过两表面平行的玻璃平板， 出射光线和入射光线的方向永远平行。 证明：作出如下图： 由折射定律知：当光线入射平板时有： n sin A n ' sin
1-6.利用费马定理验证反射定律。 证明：光线在两透明介质表面的反射情况如图示，从 A 点到 B 点分别作界面的垂 线 AP、BQ 并令其长度分别为 y '、y '' ，PQ 的长度为 l ，OP 的为 x . A 到 B 点的光程为 x ： AOB n AO n OB n x 2 y 2 n ( L x) 2 y '' 光程为极值的条件为：
解： 已知条件
f 140mm D1 40mm l 50mm
D2 30mm K 1 1 K 2 0.5
L l D2 L 50 30 L D1 L 40
L 200mm
， 200 圆孔为孔径光阑 200， 0 透镜为孔径光阑
＝
证明： 第一个面 已知 r1
n1 n1 n1 n1 l1 l1 r1
l1 r1
n n1 1 n1
n 1 n 1 l1 r1 r1
n1 l1 1 r1 1 l1 n r1 n n1
l1 r1
1
第二个面
已知r2 l 2 l1 d r1 d n2 n n 2 1
解: y 18mm
l 180mm r 30mm
n 1 n 1.52
n n n n l l r l 129.06mm 1.52 1 1.52 1 l 180 30
y l r y l r
18 180 30 y 129.06 30
1 1 1 1 1 1 → → l1 102.86mm l l ' f ' 48 l ' 90
像距为 102.86mm l1' 102.86 2.143 l1 48 D ' D 2.143 10 21.43mm
4
再求 L2 对 L1 的像得：
1 1 1 1 1 1 ' → → l 2 112.5mm ' l 2 l2 f2 50 l 2 30
联合①②式可得 l 故证明成立。
f 'l f ' f ' 1 f' → l 2 f ' l f ' l → l (l f ' )
3-9.有一理想光组对一实物所成的像放大 3 倍的倒像，当透镜想物体靠近 18mm 时，物体所成的像为放大 4 倍的倒像。问系统的焦距为多少？ 解：依题意可得： ① 1
2
2
1 2
3-7． 一个焦距为 f'的正光组一个实物成放大率为β的实像。 试证明物到透镜的距 离为 l
l f'
证明：光学系统的物像方都处于同一介质中， 放大率
l' l' →l ① l
1 1 1 1 f 'l → l' ② l l' f ' 1 / f '1 / l f 'l
W2 21.80
连接入瞳同视场光阑的对角边缘点，所作主光线决定了K 0时的视场角。
5-6. 正薄透镜 L1 和 L2 ，焦距分别为 90mm 和 30mm，孔径分别为 60mm 和 40mm，相隔 50mm，在两透镜之间，离 L2 为 2mm 处放置一直径为 10mm 的圆光阑，实物点位于 L1 前 120mm 处，试求系统的孔径光阑、入瞳、出 瞳的位置和大小。 解：根据孔径光阑的定义可求 P 对 L1 的像， 可以认为 P 到 L1 的距离为相距，求物距：
2
' l2 112.5 2.25 l2 50
D 2' D2 2.25 40 90mm
L2 对 L1 的像距为 112.5mm 21.43 / 2 90 / 2 tgu1 0.087 tgu 2 0.34 20 102.86 20 112.5
u1 u 2 圆孔为孔径光阑，入瞳在 L1 透镜后 102.86mm 处，孔径为 21.43mm
1 n 1 n r1 d l2 r2
l2
r2 (r1 d ) (1 n)(r1 d ) nr2
n n2 l 2 r2 (r1 d ) nr2 1 n 1 (1 n)(r1 d ) nr2 r1 d (1 n)(r1 d ) nr2 2 l2 nr2 r2 1 n (1 n)(r1 d ) nr2 (1 n)(r1 d ) nr2
找到入瞳和视场光阑，连接它们同侧的边缘点，所作主光线决定了K 1的最大视场角
tan W1 D1 / 2 40 / 2 0. 1 L 200
W1 5.71
连接入瞳中心同视场光阑的边缘点， 所作主光线决定了K 0.5时的视场角
tan W2 D1 / 2 40 / 2 0. 4 l 50
光的传播过程中两条法线平行. 当光线从平行板内射出时, 光线的入射角为 . n sin n ' sin n ' sin n sin n sin n sin sin sin 8mm高的物体位于折射球面前180mm处，球面半径r 30mm， n 1，n 1.52，求像的位置、大小、正倒及虚实情况。
出瞳位于 L2 前 2.14mm ，孔径为 10.7mm 。
5
f 3 x1
② 2
f 4 x2
③ x 2 x1 18
f f 18 → f 216mm 4 3 4-2.一个系统由一个透镜和一平面镜组成，如下图示。平面镜 MM ' 与透镜光轴 垂直，透镜前方里平面镜 600mm 有一物体 AB，经透镜和平面镜后，所成虚 像 A' ' B ' ' 距平面镜的距离为 150mm，且像高为物高的一半，试计算透镜的位 置及焦距，并画出光路图。 解： （1）作图
y 8.49 0.47 y 18
y 8.49mm
缩小、倒立、实像
2 10. 已知一个透镜第一面和第二面的半径分别为r1和r2，透镜的厚度为d , 折射率为n。当一个物体置于第一面的球心时，证明该物体的垂轴放 大率为 r2 (1 n)(r1 d ) nr2
联合①②③式可得出
（2）计算 设 AB 像高为 y，A”B ”像高为 y” ，由平面镜性能可知， A’B’的高 y’= y” 由三角形相似可知：
x f' AF O1 F '' AB 2 即 2 ' ' ' f x' O1 F 1 A O1 A B
f f
'
x f ' f x ' 45
综上可得： f 10 ； f ' 10 ； x 20 ； x ' 5 。 所以 O1O2 f ' x ' (15) 30mm ，即透镜位于平面镜左 30mm 处。
3
5 3 . 焦距 f 140 mm 的薄透镜，通光口径为 40 mm ，在镜前 50 mm 处有一 直径为 30 mm 的圆孔，问物体处于什 么范围光孔为孔径光阑 ，处于 什么范围透镜为孔径光 阑？对于物体在无穷远 时，系统无渐晕 （ K 1）及系统有一半渐晕（ K 0 .5）时的视场角各为多少 ？
孔径光阑被它后面的透镜所成的像为出瞳
1 1 1 1 1 1 ' ' l 3' 2.14mm ' l 3 l3 f2 l3 2 30
3
' l3 2.14 1.07 l3 2
‘ D 出瞳 3 D 1.07 10 10.7 mm