应用光学习题及答案
应用光学习题答案
7、 设一物体对正透镜成像，其垂直放大率等于-1， 试求物平面与像平面的位置，并用作图法验证。
在轴上的孔径角L1大于L2，所以L2为系统的孔径光阑
入瞳即为L2对L1成像，在L1前方2.18cm处，口径为2y=2.9cm
出瞳为L2，视场光阑为L1
3.照相物镜，f ' 50mm, D / f ' 1/ 5 2m远处目标照相， 假定底片上像点弥散斑直径小于0.05mm仍可认为成像清 晰，问物空间能清晰成像的最远、最近距离各位多少？
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?
解：
6600
300
22
l' 36.12m
• 解：
8、已知显微镜物平面和像平面之间距离180mm， 垂直放大率-5，求该物镜组的焦距和离开物平面的 距离。
• 解：
9. 已知航空照相机物镜的焦距f′=500mm，飞机 飞行高度为6000m，相机的幅面为300×300mm2， 问每幅照片拍摄的地面面积。
解：
f f f ' 8.3 105
应用光学作业题答案
第二题： （1）光线由水中射向空气，求在界面处发生全反射的临界角。
解： 全反射的临界角Im arcsin（n '/ n）
光线由水中射向空气，n’=1，n=1.333
则 Im arc sin（n '/ n）=arc sin（1/1.333）=48.61
（2）光线由玻璃内部射向空气，求发生全反射的临界角。
1 l2
'
-
1 130
=
1 120
l2'=-62.4mm
A”成象于透镜2左侧62.4mm处。
（2）等效光组成象的方法：
解： H’
A
F1
F2’
F1’
F2
f1’=120mm f2’=-120mm d=70mm △= d-f1’- f2’=70mm
f ' f1 ' f2 ' 120 (120) 205.714mm
n0sini1=nsini1’ sini1=0.6552 i1=40.93° 由三角形内角和可求出太阳和幻
日之间的夹角
α=180 °－2×（i1-i1’） =158.14 °
第七题：
为了从坦克内部观察外界目标，需要在坦克上开一个孔，假 定坦克壁厚250mm,孔宽150mm,在孔内装一块折射率 n=1.52的玻璃，厚度与装甲厚度相同，问能看到外界多大的 角度范围？
O’
A’
解：（1）对于在球心的气泡，以O作为 球面顶点，根据符号规则，
O L’A=-200mm，n’=1，n=1.52
由 n ' n n ' n l' l r
1 -1.52 = 1-1.52 l=-200mm -200 l -200
应用光学习题解答
习题巩固
巩固练习
习题难度：从易到难，逐步提高解题能力 习题类型：覆盖多种题型，包括选择题、填空题、计算题等 习题内容：涉及多个知识点，帮助学生巩固所学内容 习题答案：提供详细的答案解析，帮助学生理解解题思路
练习答案
答案：光在平面镜上的反射遵守光的反射定律。
答案：在应用光学中，透镜的焦距是指平行于主轴的光线通过透镜后汇聚 的点到透镜中心的距离。
题目：应用光学实验操作
解析：通过实验操作，加深对应用光学理论的理解，掌握实验仪器的使用技巧，提高实验操作能力 和数据分析能力。
练习总结
习题巩固：通过 练习题来巩固所 学知识
解题技巧：掌握 解题技巧，提高 解题效率
错题分析：分析 错题原因，避免 重复犯错
举一反三：通过练 习题学会举一反三， 拓展知识面
学科交叉：与其 他学科的知识点 进行交叉融合， 拓宽学生的知识 面和思维方式。
创新实验：设计 一些创新性的实 验，让学生通过 动手实践来加深 对光学的理解。
拓展总结
解题技巧：掌握常用解题方 法，提高解题效率
习题难度：由易到难，逐步 提高解题能力
知识点拓展：通过习题巩固 和拓展所学知识点
举一反三：学会触类旁通， 能够解决类似问题
应用光学习题解析
01
02
习题拓展
习题巩固
03
04
习题解答
光的折射与反射
光的折射：光从一 种介质斜射入另一 种介质时，传播方 向发生改变的现象。
光的反射：光在两 种介质的交界面上 返回原介质的现象。
折射定律：入射角i 、折射角r和介质的 折射率n之间的关 系。
反射定律：入射角i 、反射角i'和介质 的折射率n之间的 关系。
应用光学课后习题答案
应用光学课后习题答案应用光学课后习题答案光学是物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
应用光学是将光学原理应用于实际问题的学科，广泛应用于光学仪器、光学通信、光学材料等领域。
在学习应用光学的过程中，习题是巩固知识、提高应用能力的重要途径。
下面是一些应用光学课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 一束入射光线从空气射向玻璃，入射角为30°，玻璃的折射率为1.5。
求折射光线的入射角和折射角。
解答：根据折射定律，入射角和折射角之间满足的关系是：n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂，其中n₁和n₂分别为两种介质的折射率，θ₁和θ₂分别为入射角和折射角。
已知n₁ = 1（空气的折射率），θ₁ = 30°，n₂ = 1.5（玻璃的折射率），代入折射定律得：1sin30° = 1.5sinθ₂，解得θ₂ ≈ 19.47°。
所以，折射光线的入射角为30°，折射角为19.47°。
2. 一束光线从空气射入水中，入射角为60°，水的折射率为1.33。
求折射光线的入射角和折射角。
解答：同样利用折射定律，已知n₁ = 1（空气的折射率），θ₁ = 60°，n₂ = 1.33（水的折射率），代入折射定律得：1sin60° = 1.33sinθ₂，解得θ₂ ≈ 45.05°。
所以，折射光线的入射角为60°，折射角为45.05°。
3. 一束光线从玻璃射入空气，入射角为45°，玻璃的折射率为1.5。
求折射光线的入射角和折射角。
解答：同样利用折射定律，已知n₁ = 1.5（玻璃的折射率），θ₁ = 45°，n₂ = 1（空气的折射率），代入折射定律得：1.5sin45° = 1sinθ₂，解得θ₂ ≈ 30°。
所以，折射光线的入射角为45°，折射角为30°。
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。
应用光学考研试题及答案
应用光学考研试题及答案一、单项选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪种情况不属于干涉现象？A. 薄膜干涉B. 单缝衍射C. 双缝干涉D. 多普勒效应2. 激光的三个主要特性不包括以下哪一项？A. 单色性B. 相干性C. 方向性D. 发散性3. 在光纤通信中，信号传输的介质通常是：A. 空气B. 真空C. 石英玻璃D. 水4. 下列关于光的偏振现象，错误的是：A. 只有横波才能发生偏振B. 偏振片可以让自然光变成偏振光C. 偏振光通过偏振片后，光的强度会发生变化D. 偏振光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时，透射光强度为零5. 在迈克尔逊干涉仪中，哪部分的移动会产生干涉条纹？A. 分光镜B. 反射镜C. 光源D. 观察屏二、简答题（每题10分，共20分）1. 简述全息照相的原理及其特点。
2. 解释光纤通信中的模式色散现象，并说明其对信号传输的影响。
三、计算题（每题15分，共30分）1. 一个凸透镜的焦距为20cm，物体距离透镜30cm。
求像的位置和大小。
2. 在光纤通信中，已知光纤的数值孔径为0.2，光纤的折射率为 1.5，求光纤接受光的锥角。
四、论述题（共40分）1. 论述光学薄膜在现代光学系统中的重要作用及其应用实例。
（20分）2. 分析激光冷却技术的原理及其在科学研究中的应用。
（20分）答案：一、单项选择题1. D2. D3. C4. D5. B二、简答题1. 全息照相是一种利用激光记录物体的三维图像的技术。
其原理基于光的干涉现象，通过记录物体发射或反射的光波的干涉图样，再利用参考光波与物体光波的干涉图样重合，形成全息图。
全息照相的特点包括能够记录物体的三维信息，具有真实感和立体感，以及可以进行无损检测等。
2. 模式色散是指在多模光纤中，由于不同模式的光在光纤中传播的速度不同，导致信号到达接收端的时间不同，从而引起的信号失真。
模式色散对信号传输的影响主要表现在限制了光纤的传输带宽和传输距离，降低了信号的传输质量。
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。
王文生——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：57.15.1=+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。
第二章1、如图2－65所示，请采用作图法求解物体AB的像，设物像位于同一种介质空间。
图2－652、如图2－66所示，'MM为一薄透镜的光轴，B为物点，'B为像点，试采用作图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。
BMB'M′BM M′B'●●●●(a) (b)图2－663、如图2－67所示，已知物、像的大小及位置，试利用图解法求解出焦点的位置，设物、像位于同一种介质空间。
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。
应用光学习题解答
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，其等效空气层厚度为10 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。
12、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。
9、3010、1011、12、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。
王文生——应用光学习题集答案
王⽂⽣——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：57.15.1=+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。
第⼆章1、如图2－65所⽰，请采⽤作图法求解物体AB的像，设物像位于同⼀种介质空间。
图2－652、如图2－66所⽰，'MM为⼀薄透镜的光轴，B为物点，'B为像点，试采⽤作图法求解薄透镜的主点及焦点的位置。
BMB 'M ′ BM M ′B' ●●●●(a) (b)图2－663、如图2－67所⽰，已知物、像的⼤⼩及位置，试利⽤图解法求解出焦点的位置，设物、像位于同⼀种介质空间。
应用光学答案(二、三、六、九)
十、由一个正透镜组和一个负透镜组构成的摄远 系统，前组正透镜的焦距为100，后组负透镜的焦 距为 -50，要求由第一组透镜到组合系统像方焦点 的距离与系统的组合焦距之比为1：1.5，求二透镜 组之间的间隔d应为多少，组合焦距等于多少？
无论是什么类型的透镜组合，均按课本中给出的 组合系统图来考虑各量之间的关系，符号和公式 均如此。 计算出间隔Δ 为正负两种情况，依此带来焦距为 正负两种情况。因为是摄像用系统，显然系统不 能是负焦距，因此负值舍弃。
十一、如果将上述系统用来对 10m 远的物平面成像，用移 动第二组透镜的方法，使像平面位于移动前组合系统的像 方焦平面上，问透镜组移动的方向和移动的距离。
是第十题的继续，因为已经知道各组合透镜之间的关系， 设定一个移动量S，符号自己确定。
依次对第一透镜和第二透镜分别按物像位置高斯公式代 入各量，由此整理求出移动量S，根据你自己的符号标 准判断移动方向。 移动方向是向右移动1.5mm
第二章习题
一、1.根据双胶合棱镜参数计算两条实际光线光路
(1) (2) L1 300 L1 U1 2 h 10
(1)对三个面依次应用近轴光线光路计算公式，中间变量用入射角和折射角
l r u r n i i n i
u u i i ri l r u
九、已知航空照相机物镜的焦距为 500mm ，飞机飞行高度为 6000m ，相机的幅面为 300×300mm2 ，问每幅照片拍摄的地 面面积。
因为已经知道物距和焦距，由物像位置关系高斯式或牛 顿式非常容易求出。
1、由高斯物像公式得：
y -x
1 1 1 1 1 0.3 -L=600 l f l 0.5 6000 f´=0.5 l 0 .5 相当于在像方焦平面上 y l 再由＝ 求得y 即y y 3600 mm 面积S y 2 13km2 y l f 0.5 2、由 x l f 6000 0.5 求得＝ ＝ x 6000 0.5 y 再由＝ 求得y 3600 m y
应用光学习题及答案_百度文库
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）2.已知透镜的焦距公式为f'=nr1n−1n−1，l'H=−f'd，lH=−f'd，nrnr⎡⎤rd12(n−1)⎢n(1−1)+(n−1)⎥r2r2⎦⎣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）五、计算题（共35分）（b）1．由已知f1′=50mm，f2′=−150mm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β1=−2，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：f1′=−f1=100，口径D1=40；透镜2：f2′=−f2=120，口径D2=30，它和透镜1之间的距离为d1=20；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2=30。
《应用光学》第2章课后答案
18. 已知一个同心透镜r1=50mm，厚度d=10mm，n=1.5163， 求它的主平面和焦点位置。
解：
1 f'(n1)r11r12(nn1 1r)2 r2d1 f
r1 无穷远物点
r2
r1/2
最终像点
11 2 l2 l2 r2
l2Βιβλιοθήκη l22 r2(l2l2 )
14. 假定显微镜物镜由相隔20mm的两个薄透镜组构成，物平 面和像平面之间的距离为180mm，放大率β=-10×，要求近 轴光线通过二透镜组时的偏角Δu1和Δu2相等，求二透镜 组的焦距。
yn1u1 u1 10
面,如图示.
l ′ = 2f′
4 试用作图法对位于空气中的正透镜组( f0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l = −f′
B
……
F
F′
A
H H′
像平面在像 空间无限远 处.
l′=∞
4 试用作图法对位于空气中的正透镜组( f0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l f' 2
B′
B
A′ F
F′
AH
第二章 部分习题答案
牛顿公式
一、物像位置关系
二、物像大小关系
1、垂轴放大率
y nl
y nl
2、轴向放大率
3、角放大率
高斯公式
f ' f 1 l' l
三、物方像方焦距关系 f ' n '
fn
四、物像空间不变式 nu n y 'u 'y'
2. 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 光镜反射以后成像在投影物平面上。光源长为10mm，投影物高 为40mm，要求光源像等于投影物高；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?
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 =-=-时：11111130083.220sin sin sin(2)0.1607,9.247583.220L r I U I r ---==-== 111111sin sin 0.16070.0992, 5.69361.6199n I I I n ''==⨯==' 1111129.2475 5.6936 1.5539,sin 0.0271U U I I U '''=+-=-+-==11111sin 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 ''=-=-===222222385.848126.271sin sin sin1.55390.3709,21.772626.271L r I U I r --==== 22222 1.6199sin sin 0.37090.3927,23.12061.5302n I I I n ''==⨯==' 222221.553921.772623.12060.2059,sin 0.0036U U I I U '''=+-=+-== 22222sin 0.392726.27126.2712892sin 0.0036r I L r mm U ''=+=+⨯=' 32232289262886,0.2059L L d U U ''=-=-=== 3333332886(87.123)sin sin 0.00360.1229,7.056787.123L r I U I r ---==⨯=-=-- 33333 1.5302sin sin (0.1229)0.1881,10.83971n I I I n ''==⨯-=-=-' 333330.2059(7.0567)(10.8397) 3.9889,sin 0.0696U U I I U '''=+-=+---== 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 ==== 111111sin sin 0.12020.0742, 4.25541.6199n I I I n ''==⨯==' 111110 6.9015 4.2554 2.6461,sin 0.0462U U I I U '''=+-=+-==11111sin 0.074283.22083.220216.9726sin 0.0462r I L r mm U ''=+=+⨯=' 21121216.97262214.9726, 2.6461L L d U U ''=-=-===222222214.972626.271sin sin sin 2.64610.3316,19.366626.271L r I U I r --==⨯== 22222 1.6199sin sin 0.33160.3510,20.55081.5302n I I I n ''==⨯==' 222222.646119.366620.5508 1.4619,sin 0.0255U U I I U '''=+-=+-== 22222sin 0.351026.27126.271387.9866sin 0.0255r I L r mm U ''=+=+⨯=' 32232387.98666381.9866, 1.4619L L d U U ''=-=-=== 333333381.9866(87.123)sin sin 0.02550.1373,7.891887.123L r I U I r ---==⨯=-=-- 33333 1.5302sin sin (0.1373)0.2101,12.12831n I I I n ''==⨯-=-=-' 333331.4596(7.8918)(12.1283) 5.6961,sin 0.0993U U I I U '''=+-=+---== 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》第2章课后答案
B B′
A
F′
A′ H
H′
F
像平面为 A’B’所在平 面,如图示.
5 试用作图法对位于空气中的负透镜组( f 0 )分别求 下列不同物距的像平面位置.
l f' 2
B B′
A
F′
A′ H
H′
F
像平面为 A’B’所在平 面,如图示.
5 试用作图法对位于空气中的负透镜组( f 0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
第二章 部分习题答案
牛顿公式
一、物像位置关系
二、物像大小关系
1、垂轴放大率
y nl
y nl
2、轴向放大率
3、角放大率
高斯公式
f ' f 1 l' l
三、物方像方焦距关系 f ' n '
fn
四、物像空间不变式 nuyn'u'y'
2. 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 光镜反射以后成像在投影物平面上。光源长为10mm，投影物高 为40mm，要求光源像等于投影物高；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?
B′
面,如图示.
l ′ = 2f′
4 试用作图法对位于空气中的正透镜组( f 0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l = −f′
B
……
F
F′
A
H H′
像平面在像 空间无限远 处.
l′=∞
4 试用作图法对位于空气中的正透镜组( f 0)分别求 下列不同物距的像平面位置.
l f' 2
B′
B
A′ F
y n2 u2 u2 由前述 u1 u1u2 u2
应用光学作业答案14.doc
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〃c=L51389,知=1.5163, 〃F=L52195,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no答案：25.81°4、已知入射光线A的三个方向余弦为cosa、cos「、cosy,反射光线A，的三个方向余弦为cos"、cosff、cosy，，求法线方向。
答案: cosa'-cosa、cos[3'-cos6、cosy'-cosy5、在水中深度为y处有一发光点Q,作Q0面垂直于水面，求射出水面折射线的延长线与Q0交点Q'的深度y'与入射角i的关系。
答案：y' =—-— 71-W2 sin2in cos z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=l, n-1.5,当物距Z=oo, -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, -束平行光射到玻璃球上，其汇聚点在何处？答案：/，=15mm4、一玻璃棒（〃=1.5）,长500mm,两端面为凸的半球面，半径分别为ri=50mm, r2= -100mm,两球心位于玻璃棒的中心轴线上。
一箭头高y=lmm,垂直位于左端球面顶点之前200mm处，垂直于玻璃棒轴线。
试画出结海简图，并求a）箭头经玻璃棒成像在什么位置（/2 '）? b）整个玻璃棒的垂轴放大率为多少？答案：h'= -400mm> -35、一物体位于半径为「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：（3= -4, /=5r/8；4, Z=3r/8；f}= -1/4, /=5r/2；彷=1/4, 1= -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。
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应用光学习题及答案
武汉理工大学考试试题纸(A卷)
课程名称应用光学专业班级0501～03
题号一二三四五六七八九十总分
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
一、选择题(每题1分,共5分)
1.发生全反射现象的必要前提就是:
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,应采取的就是:
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)应同时调节物镜与目镜
4.棱镜系统中加入屋脊面,其作用就是:
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就是:
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就是()
2.光学系统中像方顶截距就是()
3.用波像差评价系统成像质量的瑞利准则就是()
4.望远系统中物镜的相对孔径就是()
5.棱镜的转动定理就是()
三、简答题(共20分)
1.什么叫孔径光阑？它与入瞳与出瞳的关系就是什么？(4 分)
2.什么叫视场光阑？它与入窗与出窗的关系就是什么？(4 分)
3.几何像差主要包括哪几种？(4 分)
4、什么叫远心光路？其光路特点就是什么？(4 分)
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与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f '=
nr1
, l 'H= -f '
n -1 d
, l H = - f '
n -1
d ,
⎡ r d ⎤ nr nr
( n -1 ) ⎢ n( 1 - ) + ( n -1) ⎥
⎣ r2
r
2 ⎦
分析双凹透镜的基点位置,并画出FFL、BFL与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f1'=50mm,f2' = -150mm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β1= -2⨯ ,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: f1'= -f1=100 ,口径D1=40 ;透镜2: f2' = -f2=120 ,口径D2
=30 ,它与透镜1之间的距离为d1=20 ;光阑3口径为20mm,它与透镜2之间的距离d2=30。
物点A 的位置L1= -200 ,试确定该光组中,哪一个光孔就是孔径光阑,哪一个就是视场光阑？(20分)
武汉理工大学教务处
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 ' 到目镜物镜焦点 F
之间的距离
物 目
2.又叫后截距,用 l F ' 表示,就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,则系统质量与理想光学系统没有显著差别
4.入瞳直径 D 与物镜焦距 f ' 之比 D
f '
物
物
5.假设物空间不动,棱镜绕 P 转 θ,则像空间先绕 P’转 ( -1)n -1θ ,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。
把孔径光阑在物空间的共轭像称为入瞳,空径 光阑在系统像空间所成的像称为出瞳,入瞳与出瞳就是物与像的对应关系。
2.限制成像范围的光阑叫视场光阑。
视场光阑在物空间的像称为入射窗,在像空间所成的像称为出射窗。
3.主要有七种:球差、彗差(正弦差)、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。
4.物方远心光路与像方远心光路统称为远心光路。
特点:物方远心光路中的入射光束的主光线都与光轴平行,
像方远心光路中出射光束的主光线都与光轴平行。
5.F 数指的就是物镜的相对孔径的倒数 f '
D ,F 数又称为光圈。
四、分析作图题(共 25 分)
1.如图:
2.可知:r1 < 0,r2 > 0,d 为任意值,把f'的表达式代入l H'与l H,分析后可得:l H' <0,l H>0,其基点位置:
3、 (a)
.
(b)
应用光学习题及答案
五、计算题(共 35 分)
1.解:1)因为:β = β1 β 2;β = 4;β1 = -2;所以得:β2＝2
由牛顿公式:β1＝－x 1'
f 1'
所以:l 1' = f 1' + x 1' = f 1' - β1 f 1'= 50 - ( -2) ⨯ 50 =150 l 1 = l 1' β1 =
150
-2 = -75
同理:l 2' = (1 - β2 ) f 2' = (1 - 2) ⨯ ( -150) =150 l 2 = l 2' β2 =
150
2 = 75
可得:d = l 1' - l 2 = 75
2) L = -l 1 + l 2' + d = 75 + 150 + 75 = 300
3)即保持共轭距 L 1 不变
第一透镜的共轭距: L 1 = l 1' - l 1 = 150 + 75 = 225
⎧l = -75 ⎧l *1 = -150
又: 1
- 1 = 1
,可得: ⎨
与 ⎨
l '
l 50 ⎩l 1' = 150
⎪l
*'
= 75 ⎩ 1
此时: β * = l *' = - 1 ;β * = - 1 ⨯ 2 = -1
1
1
l *1
2 2
2.解:1)由于透镜 1 的前面没有任何光组,所以它本身就就是在物空间的像。
2)先求透镜 2 被透镜 1 所成的像。
也就就是已知像求物。