应用光学试题及答案

2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学B 课程号：共 2 页第 1 页

专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期（考生填写）_______年____月__日分数_________ 一．简答题（20分）（写在答卷纸上）

1．（5分）简述费马原理。

2．（5分）光学系统的孔径光阑和视场光阑能否合一，为什么？

3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。

4．（5分）什么是物方远心光路，举例说明其作用。

二．作图题（15分）(画在试卷上)

5．（５分）已知焦点F和F’和节点J和J’（见图2），求物方主点H和像方主点H’。

6．（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A、B、C、D点光的坐标方向。

授课教师

李颖命题教师或命题负责人

签字李颖

院系负责人

签字

年月日

注：请命题人标明每道考题的考分值。

J F’F J’

图2

z

y

x

A

B

C

D

图1

2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学 B 课程号：共 2 页第 2 页

中国海洋大学试题答案

2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学 B卷

一．简答题（20分）

1．（5分）简述费马原理。

费马原理又称光程极值原理，即两点间的光程总是取最大值、最小值或恒定值。2．（5分）光学系统的孔径光阑和视场光阑能否合一，为什么？

两者不能合一。因为这两种光阑起着完全不同的作用，孔径光阑的作用是限制成像光束的口径的大小，而视场光阑的作用是限制成像空间范围的大小。

3．（5分）写出轴外点的五种单色像差的名称。

球差，彗差，像散，场曲，畸变

4．（5分）什么是物方远心光路，举例说明其作用。

测量显微镜中，为了消除由于像平面位置的放置误差而引起的测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，入瞳则位于物方无穷远，成为物方远心光路。

二．作图题（15分）

5．（５分）已知焦点F和F’和节点J和J’（见图2），求物方主点H和像方主点H’。

图2

6．（10分）应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1)，分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。

备注： 不重复扣分

三．计算题（65分）

7．（15分）有一个功率为250W ，发光效率为20lm/W 的灯泡，在其下方2m 处放置一个

直径为3m 的圆桌，求圆桌中心和边缘处的光照度。 （1）π

ϕ

4=

I e K ϕϕ⋅= 4分 I=400cd 2分

（2）2

cos l I E α=

3分 E=100（中心） E=51.2（边缘） 6分

8．（15分）一个空间探测系统（可视为薄透镜），其相对孔径为1:1.2，要求将10km 处直

径为２ｍ的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上，物体所成像在探测器靶面上为内接圆，问此系统的焦距应该为多少？口径为多少？所对应的最大物方视场角是多少？（一英寸等于25.4毫米，探测器靶面长与宽之比为４:3） 探测器靶面尺寸即像的直径为：0.5×25.4×0.6=7.62mm

z

y

x

A

B

C

D 图1

z

y x

z

y x

z y

x

z

y

x

放大率：00381.0200062.7'===

h h β 5分

m l l 1.38101000381.03'=⨯⨯==β

由高斯公式：

'

'111f

l l =- 得 m f 96.37'

= 6分

由

2.11'

=f

D 得 mm D 63.31= 2分

最大物方视场角：rad 4

3

10210

1022-⨯=⨯=

ω 2分

（备注：若忽略l

1，mm D m f 75.31,

1.38'

==）

9. （15分）已知望远镜物镜mm f 1000'

1=，口径mm D 501=，目镜mm f 200'

2=，口

径mm D 202=，物镜目镜间距mm d 1200=，在其共同的焦平面上放置一个直径

mm D 163=的光栏，求此系统对∞远物的入瞳，出瞳，入窗，出窗的位置和大小，及

物象方视场角的大小。

定入瞳：L2对L1所成的像：100,6000'2'

2-==D l

L1本身：501=D

D3通过L1所成的像位于无穷远，所以L1为入瞳 5分 求出瞳：10,

240'1'

-==D l z

３分

定视场光阑：008.0,

008333.032==ωωtg tg

所以Ｌ3为视场光阑，入窗，出窗分别位于物方和像方无穷远 4分 求物方视场角：916.023=ω

3分

10．（20分）有一个由f1’=100mm, f2’=-50mm 两个薄透镜组成的摄远型望远物镜，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，求两透镜之间的距离d 应为多大？组合焦距等于多少？如果将上述系统用来对10m 远的物平面成像，用移动