工程光学,郁道银,第七章 习题及答案

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工程光学_郁道银_光学习题解答

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第一章习题1、已知真空中的光速c=3 m/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 m/s,当光在冕牌玻璃中,n=1.51时,v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中,n=1.65时,v=1.82 m/s,当光在加拿大树胶中,n=1.526时,v=1.97 m/s,当光在金刚石中,n=2.417时,v=1.24 m/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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:n0sinI1=n2sinI2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n0 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

工程光学_郁道银_光学习题解答[1]

工程光学_郁道银_光学习题解答[1]
解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:
n0sinI1=n2sinI2(1)
而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:
(2)
由(1)式和(2)式联立得到n0sinI1.
5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处?如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处?反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处?说明各会聚点的虚实。
当光在火石玻璃中,n=1.65时,v=1.82 m/s,
当光在加拿大树胶中,n=1.526时,v=1.97 m/s,
当光在金刚石中,n=2.417时,v=1.24 m/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:
解:
3.一显微物镜的垂轴放大倍率 ,数值孔径NA=0.1,共轭距L=180mm,物镜框是孔径光阑,目镜焦距 。
(1) 求显微镜的视觉放大率;
(2) 求出射光瞳直径;
(3) 求出射光瞳距离(镜目距);
(4) 斜入射照明时, ,求显微镜分辨率;
(5) 求物镜通光孔径;
设物高2y=6mm,渐晕系数K=50%,求目镜的通光孔径。
解:
8.已知一透镜 求其焦距、光焦度。
解:
9.一薄透镜组焦距为100 mm,和另一焦距为50 mm的薄透镜组合,其组合焦距仍为100 mm,问两薄透镜的相对位置。
解:
10.长60 mm,折射率为1.5的玻璃棒,在其两端磨成曲率半径为10 mm的凸球面,试求其焦距。

工程光学习题解答

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解:
3.一光学系统由一透镜和平面镜组成,如图3-29所示,平面镜MM与透镜光轴垂直交于D点,透镜前方离平面镜600 mm有一物体AB,经透镜和平面镜后,所成虚像 至平面镜的距离为150 mm,且像高为物高的一半,试分析透镜焦距的正负,确定透镜的位置和焦距,并画出光路图。
解:平面镜成β=1的像,且分别在镜子两侧,物像虚实相反。
1、已知照相物镜的焦距f’=75mm,被摄景物位于(以F点为坐标原点)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)x=-∝ ,xx′=ff′ 得到:x′=0
(2)x′=0.5625
(3)x′=0.703
(4)x′=0.937
(5)x′=1.4
(6)x′=2.81
2、设一系统位于空气中,垂轴放大率,由物面到像面的距离 (共轭距离)为7200mm,物镜两焦点间距离为1140mm,求物镜的焦距,并绘制基点位置图。
解:
6.希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜,焦距 =1200mm,由物镜顶点到像面的距离L=700 mm,由系统最后一面到像平面的距离(工作距)为 ,按最简单结构的薄透镜系统考虑,求系统结构,并画出光路图。
解:ห้องสมุดไป่ตู้
7.一短焦距物镜,已知其焦距为35 mm,筒长L=65 mm,工作距 ,按最简单结构的薄透镜系统考虑,求系统结构。
解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:
n0sinI1=n2sinI2(1)
而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:
(2)
由(1)式和(2)式联立得到n0sinI1.
5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处?如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处?反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处?说明各会聚点的虚实。

工程光学习题解答

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解:
视场光阑决定了物面大小,而物面又决定了照明 的大小
6.为看清4km处相隔150mm的两个点(设 ),若用开普勒望远镜观察,则:
(1) 求开普勒望远镜的工作放大倍率;
(2) 若筒长L=100mm,求物镜和目镜的焦距;
(3) 物镜框是孔径光阑,求出设光瞳距离;
(4) 为满足工作放大率要求,求物镜的通光孔径;
1、已知照相物镜的焦距f’=75mm,被摄景物位于(以F点为坐标原点)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)x=-∝ ,xx′=ff′ 得到:x′=0
(2)x′=0.5625
(3)x′=0.703
(4)x′=0.937
(5)x′=1.4
(6)x′=2.81
2、设一系统位于空气中,垂轴放大率,由物面到像面的距离 (共轭距离)为7200mm,物镜两焦点间距离为1140mm,求物镜的焦距,并绘制基点位置图。
解:
3.一光学系统由一透镜和平面镜组成,如图3-29所示,平面镜MM与透镜光轴垂直交于D点,透镜前方离平面镜600 mm有一物体AB,经透镜和平面镜后,所成虚像 至平面镜的距离为150 mm,且像高为物高的一半,试分析透镜焦距的正负,确定透镜的位置和焦距,并画出光路图。
解:平面镜成β=1的像,且分别在镜子两侧,物像虚实相反。
第二面镀膜,则:
得到:
(4)再经过第一面折射
物像相反为虚像。
6、一直径为400mm,折射率为1.5的玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于1/2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察,问看到的气泡在何处?如果在水中观察,看到的气泡又在何处?
解:设一个气泡在中心处,另一个在第二面和中心之间。
(1)从第一面向第二面看

工程光学郁道银第七章解读

工程光学郁道银第七章解读

tg y L y 250
y f l y P' l f P' l
放大镜

f l 250 P' l f
并非常数
y’ ’ y
P’
F’ -l’ f’
放大镜
结 论
f l 250 P' l f
瞳孔 角膜 虹膜
巩膜
网膜 脉络膜 黄斑中心凹
*网膜是眼球的第三层膜,上面布满着感光元素,即锥状细胞和杆状
细胞,锥状细胞直径约5微米,长约35微米;杆状细胞直径约2微米 ,长约60微米。它们在网膜上的分布式不均匀的。在黄斑中心凹处 是锥状细胞的密集区而没有杆状细胞,由中心向外,逐渐相对变化;
8
人眼的构造剖视图
3
已学过:折射定律——单个折射球面——理 想光组——平面系统——光束限制——像差 目的:组成仪器,得到实际应用的光学系统
根据光学基本理论,将光学元件合理组合, 得到光学仪器。 由使用要求决定成像要求,根据成像要求设 计光学系统。 设计过程就是合理的组合过程。
4
§7.1 眼睛及其光学系统
一、眼睛的结构
从光学角度看,眼睛中最主要的是:水晶体、视 网膜和瞳孔。
眼睛和照相机很相似,如果对应起来看:
人眼 ↕ 照相机 水晶体 ↕ ↕ 镜头 视网膜 ↕ 底片 瞳孔
光阑
13
2、眼睛的成像:
人眼是一个类似的摄影系统,角膜相当于一个凸凹镜,前室亦 如此,水晶体相当于一个双凸镜。物点在视网膜上形成一个倒立的 实像,但这一倒像的感觉经神经系统的作用,给人以正像的视觉。 眼睛的物方和像方焦距不相等: f = -17.1mm f ’ =22.8mm 眼睛的调焦范围: -f =14.2~17.1mm f ’ =18.9~22.8mm 瞳孔起着孔径光阑的作用,自动调节进入人眼的光能,它有一 定范围,( 2~8mm)若外界光很强,即使=2mm时仍然使人无法适 应,就很容易使视网膜造成伤害。

工程光学课后答案完整版_机械工业出版社_第二版_郁道银

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第一章习题1、已知真空中的光速c=3m/s,求光在水(n=)、冕牌玻璃(n=)、火石玻璃(n=)、加拿大树胶(n=)、金刚石(n=)等介质中的光速。

解:则当光在水中,n=时,v=m/s,当光在冕牌玻璃中,n=时,v=m/s,当光在火石玻璃中,n=时,v=m/s,当光在加拿大树胶中,n=时,v=m/s,当光在金刚石中,n=时,v=m/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=),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=,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=,所以纸片最小直径为。

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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:n0sinI1=n2sinI2(1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n0 sinI1.5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=的玻璃球上,求其会聚点的位置。

工程光学习题解答

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第一章 几何光学基本定律1. 已知真空中的光速c =3810⨯m/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 m/s,当光在冕牌玻璃中,n=1.51时,v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中,n =1.65时,v=1.82 m/s , 当光在加拿大树胶中,n=1.526时,v=1.97 m/s , 当光在金刚石中,n=2.417时,v=1.24 m/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的纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片,问纸片的最小直径应为多少?2211sin sin I n I n =66666.01sin 22==n I745356.066666.01cos 22=-=I 88.178745356.066666.0*200*2002===tgI xmm x L 77.35812=+=4.光纤芯的折射率为1n ,包层的折射率为2n ,光纤所在介质的折射率为0n ,求光纤的数值孔径(即10sin I n ,其中1I 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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n 0 .5. 一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

工程光学基础教程 郁道银 谈恒英 机械工业出版社 参考答案 第1.2.3.4.7.11.12.13.15章部分习题

工程光学基础教程 郁道银 谈恒英 机械工业出版社 参考答案 第1.2.3.4.7.11.12.13.15章部分习题

第一章3、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 。

4、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的纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片,问纸片的最小直径应为多少?2211sin sin I n I n =66666.01sin 22==n I745356.066666.01cos 22=-=I88.178745356.066666.0*200*2002===tgI xmm x L 77.35812=+=8、.光纤芯的折射率为1n ,包层的折射率为2n ,光纤所在介质的折射率为0n ,求光纤的数值孔径(即10sin I n ,其中1I 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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2) 由(1)式和(2)式联立得到n 0 .16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处?如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处?反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处?说明各会聚点的虚实。

解:该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决,设凸面为第一面,凹面为第二面。

(1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态,使用高斯公式:会聚点位于第二面后15mm处。

(2)将第一面镀膜,就相当于凸面镜像位于第一面的右侧,只是延长线的交点,因此是虚像。

工程光学习题答案(附试题样本)

工程光学习题答案(附试题样本)

第一章习题1、已知真空中的光速c=3 m/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 m/s,当光在冕牌玻璃中,n=1.51时,v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中,n=1.65时,v=1.82 m/s,当光在加拿大树胶中,n=1.526时,v=1.97 m/s,当光在金刚石中,n=2.417时,v=1.24 m/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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有:n0sinI1=n2sinI2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n0 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

郁道银 工程光学-应用光学答案整理

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第一章1、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 。

2、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的纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片,问纸片的最小直径应为多少?2211sin sin I n I n = 66666.01sin 22==n I745356.066666.01cos 22=-=I88.178745356.066666.0*200*2002===tgI xmm x L 77.35812=+=3、.光纤芯的折射率为1n ,包层的折射率为2n ,光纤所在介质的折射率为0n ,求光纤的数值孔径(即10sin I n ,其中1I 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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n 0 .4、一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处?如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处?反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处?说明各会聚点的虚实。

解:该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决,设凸面为第一面,凹面为第二面。

(1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态,使用高斯公式:会聚点位于第二面后15mm处。

(2)将第一面镀膜,就相当于凸面镜像位于第一面的右侧,只是延长线的交点,因此是虚像。

工程光学_郁道银_光学习题解答[1]

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第一章习题1、已知真空中的光速c=3 m/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 m/s,当光在冕牌玻璃中,n=1.51时,v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中,n=1.65时,v=1.82 m/s,当光在加拿大树胶中,n=1.526时,v=1.97 m/s,当光在金刚石中,n=2.417时,v=1.24 m/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)。

解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n0sinI1=n2sinI2 (1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有:(2)由(1)式和(2)式联立得到n0 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,求其会聚点的位置。

(整理)郁道银主编工程光学(知识点)

(整理)郁道银主编工程光学(知识点)

第一章小结(几何光学基木定律与成像概念)1、光线、波面、光束概念。

光线:在几何光学中,我们通常将发光点发出的光抽象为许许多多携带能量并带有方向的几何线。

波面: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而,简称波面。

光束:与波面对应所有光线的集合称为光束。

2、几何光学的基本定律(内容、表达式、现象解释)1)光的直线传播定律:在各向同性的均匀介质中,光是沿着直线传播的。

2)光的独立传播定律:不同光源发出的光在空间某点相遇时,彼此互不影响, 各光束独立传播。

3)反射定律和折射定律(全反射及其应用):反射定律:2、位于由入射光线和法线所决定的平面内;2、反射光线和入射光线位于法线的两侧,且反射角和入射角绝对值相等,符号相反,即全反射:当满足1、光线从光密介质向光疏介质入射,2、入射角大于临界角时,入射到介质上的光会被全部反射回原来的介质中,而没有折射光产生。

sinl m=n7n, JI-1111 m为临界角。

应用:1>用全反射棱镜代替平面反射镜以减少光能损失。

(镀膜平面反射镜只能反射90%左右的入射光能)2、光纤折射定律:2、折射光线位于由入射光线和法线所决定的平面内;2、折射角的正弦和入射角的正弦之比与入射角大小无关,仅由两种介质的性质决定。

n'sinl^nsinlo应用:光纤4)光路的可逆性光从A点以AB方向沿一路径S传递,最后在D点以CD方向出射,若光从D点以CD方向入射,必原路径S传递,在A点以AB方向出射,即光线传播是可逆的。

5)费马原理光从一点传播到另一点,其间无论经历多少次折射和反射,其光程为极值。

(光是沿着光程为极值(极大、极小或常量)的路径传播的),也叫“光程极端定律”。

6)马吕斯定律光线束在各向同性的均匀介质中传播时,始终保持着与波面的正交性,并且入射波而与出射波而对应点之间的光程均为定值。

折/反射定律、费马原理和马吕斯定律三者中的任意一个均可以视为几何光学的一个基本定律,而把另外两个作为该基本定律的推论。

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第七章习题及答案
1.一个人近视程度是-2D(屈光度),调节范围是8D,求:(1)其远点距离;
(2)其近点距离;
(3)配带100 度的近视镜,求该镜的焦距;
(4)戴上该近视镜后,求看清的远点距离;
(5)戴上该近视镜后,求看清的近点距离。

解:这点距离的倒数表示近视程度
2.一放大镜焦距,通光孔径,眼睛距放大镜为50mm,像距离眼睛在明视距离250mm,渐晕系数K=50%,试求:(1)视觉放大率;(2)线视场;(3)物体的位置。

解:
3.一显微物镜的垂轴放大倍率,数值孔径NA=0.1,共轭距L=180mm,物镜框是孔径光阑,目镜焦距。

(1)求显微镜的视觉放大率;
(2)求出射光瞳直径;
(3)求出射光瞳距离(镜目距);
(4)
斜入射照明时,,求显微镜分辨率;
(5)求物镜通光孔径;
(6)设物高2y=6mm,渐晕系数K=50%,求目镜的通光孔径。

解:
4.欲分辨0.000725mm 的微小物体,使用波长,斜入射照明,问:
(1)显微镜的视觉放大率最小应多大?
(2)数值孔径应取多少适合?
解:此题需与人眼配合考虑
5.有一生物显微镜,物镜数值孔径 NA=0.5,物体大小 2y=0.4mm,照明灯丝面
积,灯丝到物面的距离 100mm,采用临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径。

解:
视场光阑决定了物面大小,而物面又决定了照明的大小
6.为看清4km 处相隔150mm 的两个点(设),若用开普勒望远镜观察,则:
(1)求开普勒望远镜的工作放大倍率;
(2)若筒长L=100mm,求物镜和目镜的焦距;
(3)物镜框是孔径光阑,求出设光瞳距离;
(4)为满足工作放大率要求,求物镜的通光孔径;
(5)
视度调节在(屈光度),求目镜的移动量;
(6)
若物方视场角,求像方视场角;
(7)渐晕系数K=50%,求目镜的通光孔径;解:
因为:应与人眼匹配
7.用电视摄相机监视天空中的目标,设目标的光亮度为2500 ,光学系统的透过率为0.6,摄象管靶面要求照度为20lx,求摄影物镜应用多大的光圈。

解:。

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