工程光学试题

工程光学期末考试试卷

一．判断题：（共10分，每题2分）

1 光线是沿直线传播的（×）

2 理想光学系统的物方主平面与像方主平面共轭（√）

3入射光线不变，平面反射镜旋转φ角，则反射光线也旋转φ角（×）

4具有相同的物镜焦距和视角放大率的伽利略与开普勒望远镜，开普勒望远镜筒长要长（√）

5显微系统用于测长等目的时，为消除测量误差，孔径光阑应放在物镜的像方焦平面上，称为“像方远心光路”（×）

二.填空题（共20分，每空2分）

1.光以60度的入射角射到一玻璃板上，一部分光反射，一部分光折射观察到反射光和折射光互成90度角，则此玻璃的折射率为_________________。

2.转像系统分____________________和___________________两大类。

3.两个凸透镜的焦距分别为20mm,60mm，相距70mm，则两透镜的组合焦距为_________________。

4.设物A满足左手系，经光学系统28次反射后成像B，则像B满足_________________系。

5.一学生带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_________________。

6.物方远心光路的孔径光阑位于_________________。

7.一开普勒望远镜的物镜焦距为100mm，目镜焦距为20mm，则此望远镜的筒长是_________________。

8.人眼观察远处物体时，刚好能被眼睛分辨的两点对瞳孔中心的张角称人眼的最小分辨角，若瞳孔直径为D。光在空气中的波长为λ，n为人眼玻璃体的折射率，则人眼的最小分辨角为_______________

三．图解法求像或判断成像方向：（共25分，每题5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. 判断棱镜的成像方向

题2-2图

四.简答题（共10分，每题5分）

1为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路，为什么？ 2什么是孔径光阑，入瞳和出瞳，三者是什么关系？

五．计算题：（共35分）

1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个x

6-=Γ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。（15分）

2．已知mm r 201=，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。物A 位于第一球面前mm 50处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前mm 5，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n 。（20分）

题2-3图

题2-4图

题2-5图

河北大学工程光学期末考试试卷

参考答案

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'（图中C为球面反射镜的曲率中心）

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．判断棱镜的成像方向

题2-2图

三．

填空：（共20分，每空2

分）

1.1.732

2. 棱镜式 透镜式

3.120mm

4.左手

5.-0.2m 眼前0.2m

6.物镜的像方焦点处

7.120mm

8.1.22λ/nD

四.简答

1为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路，由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，轴外物点参与成像的主光线是重合的，这样虽然调焦不准，也不会产生测量误差。

2限制进入光学系统成像光束口径的光孔是孔径光阑。孔径光阑通过它前面光组在物空间所成的像成为入瞳，孔径光阑通过它后面光组在像空间所成的像称为出瞳。三者具有共轭关系：入瞳，出瞳关于整个光学系统共轭，孔径光阑和入瞳关于孔径光阑前面光组共轭，孔径光阑和出瞳关于孔径光阑后面光组共轭。

五． 计算题：（共35分）

题2-4图

y

题2-5图

题2-3图

1．一透镜焦距mm f 30'=，如在其前边放置一个x

6-=Γ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。（15分）

解：6'''' 321-=-=-=-

=f f h h f f e o ΓΘ, 求得：(mm)f 180'-=

(mm)

f f l H 21018030)'(''3=+=-+=

(mm)l F 30'=

答：组合后的焦距是-180mm 。基点位置如图所示。 其光路图如下所示：

2．已知，mm r 202-=的双凸透镜，置于空气中。物A 位于第一球面前mm 50处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B 位于第一球面前mm 5，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n 。（20分） 解：

设：透镜的折射率为n

物点A 经1r 折射成像在A'处，将已知条件mm l 50-=代入公式 r n n l n l n -=

-''' 得 201

50

1'1-=

--n l n ----① A'经2r 反射后，成像于B'点。故将''112l d l l =-=，代入反射面公式r l l 2

1'1=

+，得： 101'

1'112-

=+l l ----② B'点再经1r 折射成像在B 点。根据光路的可逆性，将B 视为物，B'点视为像，有5)5(3=+=-d l ，代入折射公式，得：

201

5

1'12-=+n l ----③ 由①②③式解得： 6.1=n 答：透镜的折射率为1.6。