光信121工程光学考试卷

淮海工学院13 - 14 学年第1 学期工程光学试卷(A闭卷)一、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分）（）1、光从介质中传播时一定沿直线传播。

（）2、光从一点传播到另一点，其路迹并不随意，而是沿光程为极值的路径传播的，即光程为极小、极大或稳定值。

（）3、无限远点与有限远点的等光程反射面为抛物面。

（）4、眼球等效一架可调焦可变动光圈的照相光学系统，其物像方空间焦距相等。

（）5、凸透镜一定是正透镜，凹透镜一定是负透镜。

（）6、一束光从一种介质进入另一种介质时，其光亮度不变。

（）7、单个折射球面构成的系统，物方主点、像方主点都重合于球面顶点。

（）8、余弦辐射体是指发光物体在各个方向上的光亮度相同。

（）9、对同一种均匀介质，不同波长的光对应的折射率不同，其中红光对应的折射率比蓝光大。

（）10、显微镜用于测量长度时，在物镜的实像面上放一刻有标尺的透明分划板，分划板与物镜间距离固定，但物距不一定能调到使像正好成在分划板上，这样就产生测量误差。

解决此问题的办法是在物镜像方焦面上安放一个视场光阑。

二、选择题（单选，每题2分，共20分）（）1、一个物方、像方折射率相同的折射光学系统对实物成像时，其垂轴放大率-1〈β〈0，则结论正确的为：A、成正立放大的虚像B、成倒立缩小的虚像C、成倒立缩小的实像D、成正立缩小的实像（）2、在光学系统中，下列没有共轭关系的是A、入瞳和出瞳B、入窗和出窗C、物方主点和像方主点D、物方焦点和像方焦点（）3、对于柯勒照明，正确的述是A、光能利用率高B、照明面的光照度均匀C、照明系统的出瞳与后接系统的入瞳衔接D、以上说法都不对（）4、在望远系统中加入场镜后，与原系统相比发生变化的量是A、像方视场角B、视觉放大率C、出瞳距D、出瞳直径（）5、Γ倍视觉放大率的望远镜，它的角放大率γ，垂轴放大率β和轴向放大率α的关系为A、γ=Γ，β=Γ，α=Γ2B、γ=Γ，β=1/Γ，α=1/Γ2C、γ=1/Γ，β=Γ，α=1/Γ2D、γ=1/Γ，β=1/Γ，α=Γ2（）6、以下几种初级像差中，当视场很小时就需要考虑的是A、畸变B、慧差C、像散D、场曲（）7、在校正球差时，一般只考虑一、二级球差的影响，当校正边缘带h m的球差为零时，残余球差的最大值出现在A、0.85h m处B、0.707h m处C、0.50h m处D、0.25h m处（）8、一物体经理想光学系统后成放大的实像，当物体向光学系统方向移动一微小距离时A、其像变大B、垂轴放大率β的绝对值变小C、角放大率γ的绝对值变大D、轴向放大率α的绝对值变小（）9、下列像差中只与孔径角有关的是A、球差B、畸变C、细光束场曲D、倍率色差（）10、在物镜和像面之间加一厚为d折射率为n的平行平板后，像面位置将A、向后移动d/n距离B、向前移动d/n距离C、向后移动（1-1/n)d距离D、向前移动(1-1/n)d距离三、填空题（每空1分，共25分）1、光就其本质而言是一种电磁波，在真空中光波波长围大致1mm~10nm，其中可见光波长围在之间，波长的光称红外光，而波长的光称紫外光。

2、如图所示为两个透明介质的分界面∑，折射率分别为n=1、n`=1.5，试导出一对有限远共轭点成完善成像的单个折射面∑的面形方程。

3、节点是角放大率等于+1的一对共轭点，若理想光学系统的物方像方焦距分别为f和 f `，则以焦点为原点的节点位置x J= ，x`J`= 。

4、光楔顶角为α折射率为n，当两光楔主截面平行，两楔角方向相同、相反和反向相同时，出射光线方向如何？其偏向角δa= ，δb= ，δc= 。

5、孔径光阑经前面光学系统成的像叫，经后面光学系统成的像叫。

视场光阑经前面光学系统成的像叫，经后面光学系统成的像叫。

6、望远系统中，若孔径光阑位于物镜像方焦面上称，可用来准确测；若孔径光阑位于物镜物方焦面上，称，可用来准确测。

7、一面积为1cm2 的余弦平面辐射体，光通量为100lm，则光亮度L=，平面法向光强度I N= ，光出射度M= 。

与平面余弦辐射体正对方向有一平面物，两平面平行相距1m，中心在同一法线轴上，平面物面积10cm2，则平面物上光照度E= 。

8、对于单个折射球面，有三个特殊物点位置不产生球差，他们是（1），（2），（3），称齐明点。

9、照相机照相认为物在无限远，胶片曝光量与胶片上照度有关，光圈数F扩大一倍，照度将倍。

四、作图题（10分）1、用作图法求下面图中物点A的像点A`（3分×2=6分）2、画出二次反射直角棱镜的展开图，并写出光轴长度L（2分）3、图为斯密特屋脊棱镜，设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系。

（2分）五、计算题（35分）1、（6分）有一光线以300角入射于n=1和n`=1.5的平面分界面上，若以入射点为原点，法线从空气指向介质为y轴，界面方向为x轴，写出入射光线A、反射光线A``和折射光线A`的矢量式。

2、（6分）一平凸透镜，r1=50mm，r2=∞，d=10mm，n=1.5，一高为5mm 的物体垂直光轴放置，离透镜凸面-20mm，求像的位置和像高。

3、（10分）一光学系统由两透镜组成，焦距分别为100mm和50mm，相距为20mm，求组合焦距和基点位置，并在图上标出。

一物高为10mm，距第一透镜30mm，则求像的位置和像高。

4、一显微镜物镜的垂轴放大倍率β=-5x，数值孔径NA=0.2，共轭距L=240mm，物镜框是孔径光阑，目镜焦距f `e=25mm。

（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）斜入射光照明时，λ=0.55μm，求目镜的通光孔径。

（5）求物镜通光孔径（6）设物高2y=4mm，渐晕系数K=50%，求目镜的通光孔径。

5、（6分）一放大镜焦距f `=25mm ，通光孔径D=20mm ，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）物体的位置有关公式2sin 2sin,2,``),11`(`)11(,])1()()[1(`,)cos cos `(`)(2``,5.0,)`(41````,`11`1,`````min 21,22121`1221222220αδαεεϕϕϕϕϕβρρλστπ+=±=∆-+==--=-+=-+--=-+-+=⋅-===-=-=-⋅--=Γn p a p d ln nl d n n f l d nn f l d n r r n n r nr f N I n I n n n A A A N N A A NA f D L E rnn l n l n f l l f D l p l f F F ϖϖϖϖϖϖϖϖ明淮 海 工 学 院13 - 14 学年 第 1 学期 工程光学 试卷(A 卷闭卷)答案一、判断题1、×2、√3、√4、×5、×6、×7、√8、√9、× 10、√ 二、选择题1、C2、D3、B4、C5、B6、B7、B8、A9、A 10、C 三、填空题1、380~760nm 大于760nm 小于400nm2、5.1200100)200(5.1)100(222222⨯+=++-++++y x z y x z3、f ` f4、2（n-1)α 0 2、-(n-1)α5、入瞳 出瞳 入窗 出窗6、物方远心光路 物高度 像方远心光路 物距7、106/π=3.18×105cd/m 2 31.8cd 106l m/m 2 31.8l x8、（1）L=0（L`=0，β=1）（2）L=r(=L`,β=n/n`), (3)L=(n+n`)r/n(L`=(n+n`)r/n`,β=n 2/n`2) 9、缩小1/4倍 四、作图题 1、2、3、五、计算题 1、)2(414.12548.0232)cos cos `()2(2322322321)(2)2(232160sin 60cos ,2222000分分分解j ijj i N I n I n n n A A j i j j i A N N A A j i A ji A j N ：ϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖ+=++=-+-+='-=⨯-+=⋅-=''+=+==2、 )3(,25.6`1``)3(,67.31`,05.475.1`1,5.4725.1``,5.37`,505.0201`5.121222222221111111分成虚像分mm y y l n l n mm l l l l n l n mm l l ====-==---===-==--ββββ 3、解：φ=φ1+φ2-dφ1φ2=1/100+1/50-20/100×50=13/500 f`=500/13=38.46mm （2分） l `F` =f`(1-d/f`1)=38.46×(1-20/100)=30.77mm （1分） l `H`=l `F`-f`=30.77-38.46=-7.69mm （1分） l F =-f`(1-d/f`2)=-38.46×(1-20/50)=-23.08mm （1分） l H =l F -f=-23.08+38.46=15.38mm （1分） 图（1分）l =-(30+15.38)=-45.38mm1/l `-1/(-45.38)=1/38.46 ,l`=252.21mm （1分） l`*2=252.21-7.69=244.5mm （1分）y`=l `y/l =252.21×10/(-45.38)=-55.58mm （1分） 4、 解：（1）Γe =250/f`e =10，Γ=βΓe =-50x （1分） (2)物镜，l `-l =200,l `/l =-5, l =-40mm,l `=200mm 1/l `z -1/(-200-25)=1/25,l `z =28.125mm NA=nsinu sinu=0.2 tanu=0.204 孔径光阑口径D=2×tanu×(-l )=2×0.204×40=16.32mm 出瞳直径D`=16.32×28.125/225=2.04mm （1分） (3) l `z =28.125mm （1分）(4) σ=0.5λ/NA=0.5×0.55×10-3/0.2=0.00138mm （1分） (5)D 物=D 孔=16.32mm （1分） (6)D 目/[2×（200+25）]=2/40， D 目=22.5mm （2分）5、解：（1）)2(2.22,25112001,20050250)3()2(11.1192.025022,92.0tan tan 2.050102tan ,5.0)2()2(92550252501`分分分口mm l l l mm y p D k f l f f D l p l f -==--=-='-=⨯⨯==Γ'==='='==-+=''-'=⋅'-''-'=Γωωω淮 海 工 学 院13 - 14 学年第 1 学期 工程光学 试卷(B 闭卷)题号 一 二三 四 五（1） 五（2） 五（3） 五（4） 五（5） 总分 核分人分值 10 20 24 10 6 9 6 9 6 100得分（ ）1、物经一光学系统后在某处成一实像，现若在像处放物，则 必在原物处能接收到像。