电子科大2011应用光学期末试题答案2

（4） E = I = 2.42 ×105 = 2.42 ×103 (lx)
(2)
r2
10 2
得分
六、（10分）一组合系统由两面薄透镜构成，薄正透镜的焦距为20mm，薄负透镜的 焦距为-20mm，两单透镜之间的间隔为10mm，当一物体位于正透镜前方100mm处，求组合系统 的垂轴放大率和像的位置。
解：对单正透镜来说， l1 = −100mm ， f1′= 20mm ，因此有
A.薄透镜 B.球面反射镜 C.平面反射镜 D.棱镜
第 1 页 共 8页
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
9． 光学系统中与孔径光阑共轭的是 C。
A.入射窗 B.像平面 C.出瞳 D.出窗
10． 光学系统的实际像与 理想像 之间的差异称为像差，包括单色像差和色差两大类。
(2)
（2）由于激光器的发散角θ 很小，对应的立体角为
Ω = πθ 2
I = φ = 0.76 = 0.76 = 2.42 ×10（5 cd )
(3)
Ω πθ 2 π ×（0.001）2
（3） L = I = 2.42 ×105 = 3.08 ×1011 (cd / m2 )
(3)
dsn π × (0.5 ×10−3 )2
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
M
M'
B
N N'
A
F
H
H'
F'
A'
2、求虚物 AB 的像。(5 分)
F
B
H
H’
F’
A
B
F
H
H B’
F’
A’ A
3、 判断如下转向棱镜的转向情况。(5 分)
x
y
z
x
第 4 页 共 8页
y
z
学院
复核人 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合计
签名 得分 签名
得分
《应用光学》期末试题答案
一、填空选择题（共 20 分，每题 1 分）
备注：题目中有选项的是选择题，无选项的为填空题。
1． 在均匀各向同性线性介质中，光束的波面与传播方向相互 垂直 。
2． 费马原理指出，光从一点传播到另一点，其间无论经过多少次折、反射，其光程为 极值 。
l′ l f ′
第 5 页 共 8页
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
Fra Baidu bibliotek
1− 1 = 1 l′ − 300 200
得 l′ = 600mm ，即像位于透镜后 600mm 处。
(3)
垂足放大率 β = y′ = l′ = 600 = −2 。
11． 单正透镜产生负球差，单负透镜产生正球差，因此它们组合可以校正球差。
12． 望远系统的光学结构特点是光学间隔为零。
13． 评价光学系统成像质量最全面客观的方法是 C。
A.瑞利判断 B.分辨率 C.光学传递函数 D.点列图
14． 光通量的国际度量单位是 A。
A.流明 B.勒克斯 C.坎德拉 D.熙提
第 6 页 共 8页
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
1 − 1 = 1
(3)
l1′ −100 20
所以 l1′ = 25mm 。
对负透镜来说， l2 = l1′ − d = 25 −10 = 15mm ， f2′ = −20mm ，有
3、 反射镜是否会产生色差？为什么？
答：否(2)。因为不同波长的光线以相同的角度入射在反射镜上时，它们的反射角均相同(2)。
4、反射棱镜在光学系统中的作用有哪些?在光路中可等效为何?
答:主要作用为折叠光路、折转光路和转像、倒像等(2)。在光路中可等效为平行平板加平面
反射镜(2)。
5、为减少测量误差，测量仪器为何采用远心光路？
答：当孔径光阑位于物镜的像方焦平面上时，系统的入瞳位于物方无限远处，此时构成物
方远心光路(2)，不论物位于何处，轴外点参与成像的主光线相同，所以其像投影在接收面
上的弥散斑中心间隔不变，从而克服了调焦不准引入的误差(2)。
得分
三、作图题（ 共 20 分，每题 5 分）
1、求轴上点的像。(5 分)
第 3 页 共 8页
3． 符号规则规定，光线与光轴的夹角是由 光轴 转向 光线 所形成的锐角度量，顺时针为正，
逆时针为负。
4． 单个折射球面的轴向放大率 C。
A.大于 1 B.小于 1 C.恒为正 D.可为负
5． 有一个无限远物点，经某一理想光学系统成像，则其像点必在理想光学系统的 B。
A.像方焦点上 B.像方焦平面上 C.物方焦点处 D.物方焦平面上
1 − 1 =1
(3)
l2′ 15 −20
所以 l2′ = 60mm 。根据放大率 β = β1β2 ，
= β1
ll1= 1′ , β2
l2′ l2
所以
β =l1′l2′ =25 × 60 = −1
(4)
l1l2 −100 15
得分
七、（15 分）一个 20 倍的开普勒望远镜，物方视场角 2W＝3.2 度，物镜的焦距 500mm，直径 62.5mm，为系统的孔径光阑；在物镜与目镜的公共焦面上设有视场光 阑，目镜为单个正薄透镜组，求：(1)目镜焦距；（2）整个系统的出瞳位置和大小；(3) 视场光阑的直径；(4)望远镜的像方视场角 2W’。
(2)
y l − 300
得分
五、（10 分）一支功率为 5mW 的氦氖激光器，发光效率为 152lm/W,发光面直径 Φ=1mm,发散角（光束半顶角）为 1mrad,求： （1）激光器发出的总光通量？ （2）发光强度？ （3）激光器发光面的光亮度？ （4）激光束在 10m 远处屏幕上产生的光照度？
解：（1）φ = ηP = 152lm /W × 5mW = 0.76lm
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
4． 求 AB 的像 A，B，。(5 分)
A A'
B
F‘
H
H'
F
得分
四、（5 分）一薄透镜焦距为 200mm，一物体位于透镜前 300mm 处，求像的位置 和垂足放大率。 解：用高斯公式： 1 − 1 = 1 ，有 l = −300mm ， f ′ = 200mm 则
1 − 1 = 1 ,其中l = −(500 + 25) = −525,可推得l = 26.25mm l' l f '
所以出瞳位置位于目镜透镜得右边 26.25mm 出瞳大小 D'＝ 26.25 × D＝3.125mm
525 （3）视场光阑的直径 2y’=2fo’tanW=2×500tan1.6º=27.9325mm
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
电子科技大学二零 壹壹 至二零 壹贰 学年第 一 学期期 末 考试
应用光学 课程考试题 A 卷 （ 120 分钟） 考试形式： 闭卷 考试日期 2011 年 12 月 15日 课程成绩构成：平时 30 分， 期中 0 分， 实验 0 分， 期末 70 分
(4) Γ＝ tanW ' = 20,2W ' = 2 × tan −1 (1.6 ) = 58.3799 tan W
注：答对（1）3 分，答对（2）4 分，答对（2）4 分，答对(3)4 分
第 8 页 共 8页
解：（1） fo ' = 500, Γ = −20 = − fo '
fe ' ∴ fe ' = 25(mm)
(2)物镜为孔径光阑，同时也是入瞳，物镜经目镜所成像即为出瞳
对目镜使用高斯公式：
第 7 页 共 8页
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
C.视场角、数值孔径和焦距
D.视场角、相对孔径和分辨率
得分
二、简答题(共 20 分，每题 4 分）
1、试述什么叫像差？主要有哪几种像差？ 答：在实际光学系统中，物体成像的大小与位置不同于近轴条件下物体成像的大小与位置， 这种实际像与理想像的差异叫像差(2)。像差主要有球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置 色差和倍率色差(2)。 2、 在 CIE1931 色品图上，马蹄形曲线代表什么？ 如何在色品图上确定某一颜色的主波
第 2 页 共 8页
学院
姓名
学号
任课老师
选课号/座位号
长？
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……
答：马蹄形曲线代表光谱色的色品轨迹(2)。先在色品图上找到某一颜色的色品点和参考白
光，连接参考白光和该色品点，并与光谱色色品轨迹相交，交点对应的波长即为该颜色的
主波长(2)。
6． 理想光学系统的所有基点包括 D。
A.一对主点、一对焦点 B.一对焦点、一对节点 C.一对节点、一对焦点
D.一对主点、一对焦点和一对节点
7． 一副近视眼镜为 200 度，其适合的焦距 f , 为 C。
A.200mm B.500mm C.-500mm D.-200mm 8． 唯一能成完善像的光学元件是 C。
色率。
18． “小孔成像”这一物理现象可用几何光学中的 光线直线传播 定律来解释。
19． 某种波长的光入射到顶角为 60O的折射棱镜，测得最小偏向角为 42O15，，则该种材
料对于入射波长的折射率为 1.557。
20． 照相系统的三个重要参数是 B。
A.视场角、分辨率和焦距
B.视场角、相对孔径和焦距
15． 能够匹配所有颜色的三种颜色，称作三原色，通常三原色由 B 组成。
A.红、黄、蓝 B.红、绿、蓝 C.红、黄、绿 D.黄、绿、蓝
16． 色品图中与马蹄形的边缘曲线对应的颜色为 A。
A.光谱色
B.混合色
C.复合色
D.三原色
17． 对普通光学材料而言，一般在可见光范围内对红光的折色率通常 小于 对蓝光的折