光学作业(4)

光学作业（4）

一、填空题

1. 波长λ = 500 nm 的单色光垂直照射到宽度a = 0.25 mm 的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹，今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹的暗条纹之间的距离d =12 mm 为，则透镜的焦距f 为

2. 某元素的特征光谱中含有波长分别为λ1= 450 nm 和λ2 = 750 nm (1nm=10-9m)的光谱线，在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处的谱线的级数将是

3. 一束平行单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数a +b =a 时下列情况( a 代表每条缝的宽度) k = 3 、6 、9 等级次的主极大均不出现？

4. 一束光强为I 0 的自然光垂直穿过两个偏振片，且此两偏振片的偏振化方向成45?角，若不考虑偏振片的反射和吸收，则穿过两个偏振片后的光强为

5. 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它们垂直通过一偏振片，若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5 倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为

6. 在以下五个图中，前四个图表示线偏振光入射于两种介质分界面上，最后一图表示入射光是自然光．n 1、n 2为两种介质的折射率，图中入射角i 0＝arctg (n 2/n 1)，i ≠i 0．试在图上画出实际存在的折射光线和反射光线，并用点或短

线把振动方向表示出来．

二、计算题：

1. (1) 在单缝夫琅禾费衍射实验中，垂直入射的光有两种波长，l1=400 nm ，l2=760 nm ．已知单缝宽度a=1.0×10-2 cm ，透镜焦距f=50 cm ．求两种光第一级衍射明纹中心之间的距离．

(2) 若用光栅常数d=1.0×10-3 cm 的光栅替换单缝，其他条件和上一问相同，求两种光第一级主极大之间的距离．

2. 波长λ=600nm(1nm=10﹣9m)的单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大的衍射角为30°，且第三级是缺级．

(1) 光栅常数(a + b )等于多少？

(2) 透光缝可能的最小宽度a 等于多少？

(3) 在选定了上述(a + b )和a 之后，求在衍射角-π21＜?＜π2

1范围内可能观察到的全部主极大的级次．

3. 一双缝，缝距d =0.40 mm ，两缝宽度都是a =0.080 mm ，用波长为λ=480 nm (1 nm = 10-9 m) 的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距f =2.0 m 的透镜求：

(1) 在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距l ；

(2) 在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N 和相应的级数．

4. 一光束由强度相同的自然光和线偏振光混合而成．此光束垂直入射到几个叠在一起的偏振片上．

(1) 欲使最后出射光振动方向垂直于原来入射光中线偏振光的振动方向，并且入射光中两种成分的光的出射光强相等，至少需要几个偏振片？它们的偏振化方向应如何放置？

(2) 这种情况下最后出射光强与入射光强的比值是多少？

5. 如图安排的三种透光媒质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其折射率分别为n 1＝1.33，n 2＝1.50，n 3＝1．两个交界面相互平行．一束自然光自媒质Ⅰ中入射到Ⅰ与Ⅱ的交界面上，若反射光为线偏振光，

(1) 求入射角i ．

(2) 媒质Ⅱ、Ⅲ界面上的反射光是不是线偏振光？为什么？

Ⅲn 3

光学系统设计作业

显微物镜光学参数要求为：β=2?，NA =0.1，共轭距离为195mm 。 1）根据几何光学计算相应参数； 2）运用初级像差理论进行光学系统初始结构计算； 3）使用光学设计软件对初始结构进行优化，要求视场角o 5±； 4）根据系统的特点列出优化后结构的主要像差分析； 5）计算优化后结构的二级光谱色差。一、显微物镜的基本参数计算为有效控制显微镜的共轭距离，显微镜设计时，一般总是逆光路设计，即按1/β进行设计。该显微物镜视场小，孔径不大，只需要校正球差、正弦差和位置色差。因此，采用双胶合物镜。 '''' 1 2 195111l l l l l l f β==- -=-= 解，得 ''6513043.33l l f ==-= 正向光路根据 '' ' J nuy n u y == sin NA n u = 在近轴情况下 NA nu = ' 2y y β== 由此可求解 ''' 0.05NA n u == 由此可知逆向光路的数值孔径综上，该显微物镜的基本参数为 NA 'f 'l l 0.05 43.33 65 130- 二、求解初始基本结构

1）确定基本像差参量根据校正要求，令'0L δ=、'0SC =、' 0FC L ?=，即 0C S S S I ∏ I ===∑∑∑，即 43332220 00 z C S h P S h h P Jh W S h C φφφφI I ∏ I ===+===∑∑∑ 解，得 0P W C I === 将其规化到无穷远 11sin 0.1NA n u ==，11n = 则 11sin 0.1/2u U β=?=-，11 6.5h l u mm =?= 规化孔径角为 110.1 20.3333071 6.543.33 u u h φ-== =-? 由公式 () ()() 21141522P P W u W W u μμ∞∞ =++++=++可求得规化后的基本像差参量代入可得 0.36560.8832 P W ∞∞ ==- 2）选择玻璃组合取冕牌玻璃在前得 ( ) 2 00.850.1 0.155792P P W ∞ ∞ =-+=- 根据0P 和C I ，查表选取相近的玻璃组合为BaK7-ZF3，其参数为 Bak7:56,5688.111==v n ZF3:5.29,7172.122==v n 0010.11520, 4.295252, 2.113207P Q ?=-=-= 2.397505A =， 1.698752K = 3）求形状系数Q

选修3-4光学测试题

选修3-4光学测试题说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟. 第Ⅰ卷(选择题共40分) 一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的，请把它填在括号内. 1.夏日的白天,在大树下乘凉时,经常发现在树阴中间有许多圆形亮斑.关于其原因下列说法正确的是 A.大树的缝隙是圆的,所以地面上有许多圆斑 B.是很多树叶将太阳光反射到地面形成的圆斑 C.这是经很多不规则的树叶缝隙所形成的太阳的像 D.这是太阳光经树叶缝隙衍射形成的 2.对于某单色光,玻璃的折射率比水大,则此单色光在玻璃中传播时 A.其速度比在水中大,其波长比在水中长 B.其速度比在水中大,其波长比在水中短 C.其速度比在水中小,其波长比在水中短 D.其速度比在水中小,其波长比在水中长 3.下列关于偏振光的说法中正确的是 A.自然光就是偏振光 B.沿着一个特定方向传播的光叫偏振光 C.沿着一个特定方向振动的光叫偏振光 D.单色光就是偏振光 4.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n ,厚度为d ,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为 A. 4 d B. 4 nd C.4d D.4nd 5.一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气,在界面上的入射角为45°.下面四个光路图中正确的是 A D

6.关于双缝干涉实验,若用白光作光源照射双缝,以下说法不正确的是 A.屏上会出现彩色干涉条纹,因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的 B.当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时,屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹 C.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上有亮光，但一定不是干涉条纹 D.将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时,屏上无亮光 7.细红光束和细蓝光束垂直于AB面进入楔形棱镜,并能从AC面射出,如图所示.这两束光从棱镜的AC面射出后的情况是 A.两束光一定相交 B.两束光仍然平行 C.两束光的反向延长线相交 D.条件不足,无法确定 8.红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面时,若黄光恰好发生全反射,则 A.绿光一定能发生全反射 B.红光一定能发生全反射 C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最小 D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长长 9.如图所示,将半圆形玻璃砖放在竖直面内,它左方有较大的光屏P,线光源S可沿玻璃砖圆弧移动,它发出的光束总是射向圆心O.若S从图中A向B处移动,在P上先看到七色光带,以后各色光陆续消失.则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是 P A A.红光→紫光,红光 B.紫光→红光,红光 C.红光→紫光,紫光 D.紫光→红光,紫光 10.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,学生的实验方法和步骤完全正确,但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行,则 A.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏大 B.入射光线与出射光线一定不平行,测量值偏小 C.入射光线与出射光线一定不平行,测量值仍然正确 D.入射光线与出射光线可能平行,测量值仍然正确

光学作业答案

光学练习题一、选择题 1．在空气中做双缝干涉实验，屏幕E上的P处是明条纹。若将缝S2盖住，并在S1、 S2连线的垂直平分面上放一平面反射镜M，其它条件不变(如图)，则此时（ B ） A.P处仍为明条纹 B.P处为暗条纹 C.P处位于明、暗条纹之间 D.屏幕E上无干涉条纹 2．在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大,可以采的办法是（ B ） A.使屏靠近双缝 B.使两缝的间距变小 C.把两个缝的宽度稍微调窄 D.改用波长较小的单色光源 3．在杨氏双缝干涉实验中，若用折射率为n薄玻璃片将上面的狭缝挡住，则此时中央亮条纹的位置与原来相比应（ A ） (A) 向上移动； (B) 向下移动； (C) 不动； (D) 根据具体情况而定。 4．在照相机镜头的玻璃上均匀镀有一层折射率n小于玻璃的介质薄膜，以增强某一波长?的透射光能量，假定光线垂直入射，则介质膜的最小厚度应为 ( D ) (A) ?/n； (B) ?/2n； (C) ?/3n； (D) ?/4n。 5．一折射率为n、厚度为e的薄膜处于折射率分别为n1和n3的介质中，现用一束波长为 ? 的平行光垂直照射该薄膜，如图，若n?n?n，则反射光a、b的光程差为 ( B ) （A）、2ne? ? 2 ；（B）、2n2e；（C）、2n2e??；（D）、n2e 。 6．在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为?的单色光垂直入射在宽度为3?的单缝上，对应于衍射角为30的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为（B ）（A）2个（B）3个（C）4个（D）6个 ?

7．当平行单色光垂直入射于如图所示空气劈尖，两块平面玻璃的折射率为n1?1.50，空气的折射率为n2?1，C点处的厚度为e，在劈尖上下表面反射的两光线之间的光程差为(D) A．2n2e B．2n2e??/2 C． 2n1e D． 2n1e??/2 8．如图所示，两个直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为L，夹在两块平面晶体的中间，形成空气劈形膜，当单色光垂直入射时，产生等厚干涉条纹，如果滚柱之间的距离L变小，则在L M范围内干涉条纹的（ C ）（A）数目减小，间距变大（B）数目减小，间距不变（C）数目不变，间距变小（D）数目增加，间距变小 9．波长??550nm的单色光垂直入射于光栅常数d?1.0?10?4cm的光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为（ D ）（A）4 （B）3 （C）2 （D）1 10．三个偏振片P1、P2与P3堆叠在一起，P1与P3的偏振化方向相互垂直，P2与 P1的偏振化方向间的夹角为45?，强度为I0的自然光入射于偏振片P1，并依次透过偏振片P1、P2与 P3，则通过三个偏振片后的光强为（ C ） N Q （A） I016 （B） 3I08 （C） I08 （D） I04 二、填空题 1．相干光的必要条件为频率相同、相位差恒定或相位相同、振动方向平行。

光学设计作业答案Word版

现代光学设计作业学号：2220110114 姓名：田训卿

一、光学系统像质评价方法 (2) 1.1 几何像差 (2) 1.1.1 光学系统的色差 (3) 1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4) 1.1.3 轴外像点的单色像差 (5) 1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7) 1.2 垂直像差 (7) 二、光学自动设计原理9 2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9) 2.2 适应法光学自动设计程序 (11) 三、ZEMAX光学设计.13 3.1 望远镜物镜设计 (13) 3.2 目镜设计 (17) 四、照相物镜设计 (22) 五、变焦系统设计 (26)

一、光学系统像质评价方法所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。由于一个光学系统不可能理想成像，因此就存在光学系统成像质量优劣的问题，从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。（1）光学系统实际制造完成后对其进行实际测量 ?星点检验 ?分辨率检验（2）设计阶段的评价方法 ?几何光学方法：几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数 ?物理光学方法：点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数下面就几种典型的评价方法进行说明。 1.1 几何像差几何像差的分类如图1-1所示。图1-1 几何像差的分类

1.1.1 光学系统的色差光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。如图1-2，薄透镜的焦距公式为 ()'121111n f r r ??=-- ??? (1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变，因此焦距也要随着波长的不同而改变，这样，当对无限远的轴上物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同。我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差，通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差，也成为近轴轴向色差。若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距，则近轴轴向色差为 '''FC F C l l l ?=- (1-2) 图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像当焦距'f 随波长改变时，像高'y 也随之改变，不同颜色光线所成的像高也不一样。这种像的大小的差异称为垂轴色差，它代表不同颜色光线的主光线和同一基准像面交点高度（即实际像高）之差。通常这个基准像面选定为中心波长的理想像平面。若'ZF y 和'ZC y 分别表示F 和C 两种波长光线的主光线在D 光理想像平面上的交点高度，则垂轴色差为 '''FC ZF ZC y y y ?=- (1-3)

工程光学习题参考答案第四章-光学系统中的光束限制

第四章光学系统中的光束限制 1.设照相物镜的焦距等于75mm ，底片尺寸为55×55㎜2，求该照相物镜的最大视场角等于多少？解： 3.假定显微镜目镜的视角放大率Γ 目 =15?，物镜的倍率β=2.5?,求物镜的焦距和要求的通光口径。如该显微镜用于测量，问物镜的通光口径需要多大（u =-?3.42y =8mm 显微镜物镜的物平面到像平面的距离为180mm ）？解：（1） 5.2' -==l l β mm l 428.51-= 180' =-l l mm l 57.128' = ‘物 f l l 111'=- mm f 73.36=‘物在此情况下，物镜即为显微镜的孔径光阑 ?-=3.4u mm tg ltgu D 734.73.4428.5122=??==? 物

（2）用于测量时，系统中加入了孔径光阑，目镜是视场光阑由于u 已知，根据u 可确定孔径光阑的大小 mm tg tgu L OM A 8668.33.4428.51=??=?= O A P A OM D A ’‘孔 =2 L 目 -目f L ‘ Z

mm OM L f L D A 52.58668.357 .12873 .3657.12822'=?-? =?-? =∴’ ‘物孔在中M M B B '? O A P A B A O M B A D B ‘ ‘ ’‘’‘孔=++21 mm y 1045.2' =?= mm O M B 863.7=∴ mm D 726.15=物答：物镜的焦距为36.73mm ，物镜的孔径为7.734mm ，用于测量时物镜孔径为 15.726mm 。 4. 在本章第二节中的双目望远镜系统中，假定物镜的口径为30mm ，目镜的通光口径为20mm ，如果系统中没有视场光阑，问该望远镜最大的极限视场角等于多少？渐晕系数k =0.5的视场角等于多少？解：（1） 15 10 18108=++x x mm x 252=

哈工大光电技术基础及应用大作业

《光电技术基础及应用》大作业（2015年春季学期）题目激光测距原理及军事应用姓名崔晓蒙学号1110811005 班级1108110班专业机械设计制造及其自动化报告提交日期2015年4月23日哈尔滨工业大学

大作业要求 1.请根据课堂布置的4道大作业题，任选其一，题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 2.大作业最好包含自己的心得、体会或意见、建议等； 3.大作业统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距； 5.图表规范，参考文献不少于8篇； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.大作业需同时提交打印稿和2003word电子文档予以存档，电子文档由班长收齐，统一发送至：j_jyq@https://www.360docs.net/doc/f52181503.html,； 8.此页不得删除。评语：成绩（20分）：教师签名： 2015年5月25日

《激光测距原理及军事应用》摘要：本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距光源，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。关键词：激光测距，激光光源，军事应用 1.概述 1960年一种神奇的光诞生了，它就是激光。激光的英文名称是Laser，取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。由于激光在亮度、方向性、单色性以及相干性等方面都有不俗的特点，它一出现就吸引了众多科学工作者的目光，并被迅速地被应用在工业生产方面、国防军工方面、房地产业、各级科研机构、工程、防盗安全等各个行业各个领域：激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。有关于激光的研究与生产制造也如火如荼地开展了起来。激光与普通光源所发出的光相比，有显著的区别，形成差别的主要原因在于激光是利用受激辐射原理和激光腔滤波效应。而这些本质性的成因使激光具有一些独特的特点： 1.激光的亮度高。固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr这是因为激光虽然功率有限，但是由于光束极小，于是具有极高的功率密度，所以激光的亮度一般都大于我们所见所有光（包括可见光中的强者：太阳光），这也是激光可用于星际测量的根本原因所在； 2.激光的单色性好。这是因为激光的光谱频率组成单一。 3.激光的方向性好。激光具有非常小的光束发散角，经过长距离的飞行以后仍然能够保持直线传输； 4.激光的相干性好。我们通常所见到的可见光是非相干光，激光可以做到他们都做不到的事情，比如说切割钢材。在测距领域，激光的作用更是不容忽视，可以这样说，激光测距是激光应用最早的领域（1960年产生，1962年即被应用于地球与月球间距离的测量）。测量的精确度和分辨率高、抗干扰能力强，体积小同时重量轻的激光测距仪受到了大多数有测距需求的企业、机构或个人的青睐，其市场需求空间大，应用领域广行业需求多，并且起着日益重要的作用。激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其

光学作业题解

D 光学作业解 5、21 在双缝干涉实验中,两缝间距为0、30mm,用单色光垂直照射双缝,在离缝1、20m 的屏上测得中央明纹一侧第5条暗纹与另一侧第5条暗纹的距离为22、78mm 。问所用的波长为多少？就是什么颜色的光？解:(杨氏双缝干涉明暗纹的级数就是从0取起,所以两侧第5条暗纹,级数为k=4±) 杨氏双缝干涉暗纹位置:(21),0,1,2,2D x k k d λ=±+=L 2(21)xd k D λ=+ 由题意,k=4,x=11、39mm,d=0、3mm,D=1、20m,代入上式: 33 211.39100.310632.7(241) 1.20 nm λ--????==?+? 就是红光。或:在k=4±的两条暗纹之间有9个x ?_相邻暗纹间距(明纹一样) D x d λ?= 33330.301022.7810922.781022.7810632.799 1.2D d nm d D λλ----???=?=??==? 就是红光。 5、22 在双缝干涉实验装置中,两个缝分别用n1=1、4与n2=1、7的厚度相等的玻璃片遮盖,在光屏上原来的中央明纹处,现在为第5级明纹所占据。如入射的单色光波长为600nm,求玻璃片的厚度。解:两光路光程差:2121()r r n n d δ=-+- 在光屏中央 210r r -=,现在就是第五级明纹:21()5n n d λ-= 玻璃片的厚度:9 215560010101.7 1.4 d m n n λμ-??===-- 5、24 在折射率n 3=1、50的玻璃片上镀一层n 2=1、38的增透膜,可使波长为500nm 的光由空气垂直入射玻璃表面时尽量减少反射,则增透膜的最小厚度为多少？解:增透膜要求反射光相消,且反射光在膜的上下表面都存在半波损失则有 22(21),0,1,2,2n e k k λ =+=L 取k=0,增透膜有最小厚度 9 2600100.10944 1.38e m n λ μ-?===? 5、25 用波长为500nm 的单色光垂直照射到由两块光学玻璃构成的空气劈形膜上。在观察反射光的干涉现象中,距劈形膜棱边l=1、56cm 的A 处就是从棱边算起的第四条暗纹中心。 (1)求此劈形膜的劈尖角; (2)改用600nm 的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹,A 处就是明条纹还就是暗条纹？解:(1)空气劈尖、暗纹条件 2(21),0,1,2,22ne k k λλ+=+=L

中北大学物理光学期末考试计算题

本复习资料专门针对中北大学五院《物理光学与应用光学》石顺祥版教材，共有选择、填空、简答、证明、计算五个部分组成，经验证命中率很高，80分左右，不过要注意，证明题可能变成计算题，填空题变成选择题。 1-1： 8 610) (2)y t E i e++? =-+ 方程：y= y+= 方向向量：一个可以表示直线斜率的向量，这个向量就是方向向量。 Ax+By+C=0：若A、B不全为零，其方向向量：（- B，A）。 8 610) (2)y t E i e++? =-+ ) ( r k E E?- - =t i eω) ( r k E E?- =t i eω) ( r k E E?+ - =t i eω) ( r k E E?+ =t i eω 1-3 试确定下列各组光波表达式所代表的偏振态及取向 ①E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) ②E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) ③E x= E0sin(ωt-kz), E y=-E0sin(ωt-kz) E x=E0sin(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz) 相位差π/2，E x=E y，圆。讨论xy平面的偏振情况 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？右圆 E x= E0cos(ωt-kz), E y= E0cos(ωt-kz+π/4) 相位差π/4，椭圆。 t=0时：合成矢量？ t=T/4时：合成矢量？右椭圆，长半轴方向45o 见p25页。

E x = E 0sin(ωt -kz ), E y =-E 0sin(ωt -kz ) 相位差0，直线。y =-x 方向向量：（-1，1） 1-4：两光波的振动方向相同，它们的合成光矢量为： 1268+=10[cos cos()] 10102 10[cos(53.13)cos sin(53.13)sin ]10cos(53.13)t t t t t π ωωωωω+-=?+?=?-E E 1-5：+=cos()cos()4x y iA kz t jA kz t π ωω-+--E =E E ;因此有： =,4 y x π ???=-- =, =ox oy E A A E , tan 1,α= 得到： tan 2tan(2)cos ,,4 π ψα?ψ== sin 2sin(2)sin ,,8 π χα?χ==- 222tan()0.4142,2,8b a b A a π-=-≈-+= 得到： 2220.17162, 1.31,0.5412a a A a A b A +===。 1-8：（2）解：g dv v v k dk =+，g dv dv d dv v dk d dk d ωωω==，g g dv dv v v k v kv dk d ω =+=+ g g dv v kv v d ω-=，11g v v v dv dv k d v d ωωω == -- ，v =，3 2()()2r r r r c dv d εμεμ-=- 2 2() /[1]()()211[1]22r r r r g r r r r r r r r r r r r c d v v c v v dv d d d v v d d d εμεμωωεμεμωωεμεμωωεμωεμω ====+-++ 1-11 一左旋圆偏振光，以50o角入射到空气-玻璃分界面上，见下图，试求反射光和透射光的偏振态

非线性光学作业(第4章)答案

第四章 1、试求出42m晶体在o+e e 相位匹配方式下的有效非线性光学系数. 答：对于42m晶体非零张量元素有：d14=d25，d36 所以[d]=000d1400 0000d250 00000d36 所以(d eff)II= ?cosθcosφ?cosθsinφsinθ [d]?1 2 cosθsin2φ1 2 cosθsin2φ ?sinθcosφsinθsinφcosθcos2φ =000?d14cosθcosφ?d25cosθsinφd36sinθ ?1 2 cosθsin2φ1 2 cosθsin2φ ?sinθcosφsinθsinφcosθcos2φ =d14cosθcosφsinθcosφ?d25cosθsinφsinθsinφ+d36sinθcosθcos2φ =1 2 d14+d36sin2θcos2φ 2、推导（4.5-7）式.(参量下转换过程中，ω2和ω3光波光子通量随距离z变化的关系式：答：能流密度：Sω=2 μ0k ω E(ω)2光子通量：Nω=Sω ?ω =2k E(ω)2 μ0?ω2 特征长度：l m=[1 2c2ω22ω32 k2k3 ?1 χeff2Eω1,0]?1 将（4.5-5）式带入光子通量Nω中得到Nω 2 (z)，并注意到 Nω3(0) l M2= 2k3 E(ω3,0)2 μ0?ω32 ([1 2c2 ω22ω32 k2k3 ? 1 2 χeff2 Eω1,0]?1)2 =2ω22 μ0?k2c χeff2 2 E(ω3,0)2Eω1,02 以及曼利-罗关系：Nω 2+Nω 3 =常数=Nω 3 (0)

得：N ω3 z =N ω3 0 ?N ω2(z )=N ω3 0 1+(Δkl m )2?sin 2{[1l m 2+(Δk )2]1 2z }1+(Δkl m 2 )2 3、简并情况下参量振荡的角度调谐公式推导. 答：简并时：n 1o =n 2o =n o ，ω1=ω2=12 ω3=ω 相位匹配条件：12 ωn 3e θ0 =2ωn o 新旧震荡之间有如下改变：n 3e θ0 →n 3e θ0 +△n 3；n o →n o +△n o ；ω→ω+△ω 新的匹配条件：ω3(n 3e θ0 +△n 3)=2(ω+△ω)(n o +△n o )，略去△ω△n o 项 △ω= ω3△n 3?2ω△n o o 又因为：△n o =?n o ?ω ω△ω；△n 3e θ0 =?n 3 ?θ θ0 △θ 所以： △ω△θ = eωeθ =ω3?n 3 ?θ θ0 2n 0+2ω?n 0?ω ω；另有公式 1 (n 3(θ))2 = cos 2θ(n o )2 + sin 2θ (n e ) 2 ??n 3 ?θ θ0 =? n 3e 2 θ 2 sin 2θ[ 1 (n 3e ) 2 ?1(n 3o )2 ] 得到：eωeθ = ω3?n 3 θ0 2n o +2ω?n o ω = ω3?n 3e 2 θ sin 2θ[1(n 3e )2?1 (n 3o )2 ] 2n o +2ω?n o ω 4、推导参量振荡器的温度调谐关系（4.6-56）式，并讨论简并情况。非简并时：相位匹配条件：ω3n 3e θ0 =ω1o n 1o +ω2o n 2o 新旧震荡之间有如下改变： ω3→ω3；n 3e θ0 →n 3e θ0 +△n 3；n 1o →n 1o +△n 1o ；n 2o →n 2o +△n 2o ； ω1o →ω1o +△ω1o ；ω2o →ω2o +△ω2o 其中由于能量守恒有△ω2o =?△ω1o ，略去△ω△n o 项得： △ω1o = ω3△n 3?△ω1o △n 1o ?ω2o △n 2o n 1o ?n 2o △n 1o 、△n 2o 、△n 3是由温度变化引起的： △n 1o = en 1o eT △T ；△n 2o = en 2o eT △T ；△n 3=[en 3 en 3o en 3o eT +en 3 en 3e en 3e eT ]△T

网站美工设计基础四次作业

作业一： 1. [单选题] 平面构成是从（B ）这些单个元素开始的。 A、色彩、图形 B、点、线、面 C、构图、排版 D、文字、图片 2．[单选题] 在几何学上，点只有位置，没有（B ） A、色彩 B、大小和形状 C、空间 D、长度 3．[单选题] （B ）是平面构成中最基本的单位元素。 A、点 B、基本形 C、线 D、骨格 4. [单选题] 重复构成是指以一个基本形为主体，在骨格内（B ）排列，排列可做方向、位置及大小等变化。 A、随意 B、重复 C、倾斜 D、并列 5. [单选题] 平时说的“万绿丛中一点红”、“鹤立鸡群”等指的是（A ）现象。 A、特异 B、重复 C、分割 D、自然 6. [单选题] 渐变构成指的是基本形或骨格有规律的（）地变化。 A、渐次 B、倾斜 C、重复 D、排列 7. [单选题] 光是指发光体释放出的射线，即（ A） A、光线 B、色彩 C、色光 D、辐射 8. [单选题] 自然界中，任何客观物象色彩关系的形成都具备光源的照射、物体的反射和环境的折射3个基本因素，即光源色、固有色、（C ）。 A、太阳光 B、人造光 C、环境色 D、对比色 9. [单选题] 明度是指色彩的明暗程度或深浅程度，以光源色来说可以称为（C ） A、深度 B、浅度 C、明暗度 D、发光度 10. [单选题]

同类色是指在色相环中任意（C ）左右的两种以上的颜色。 A、130° B、180° C、15° D、45° 作业二 1．[判断题] 光线与色彩是相互依存的，光是前提，色是结果，没有光也会有色彩。（×）2. [判断题] 固有色不是一个非常准确的概念，因为物体本身并不存在恒定的色彩。（∨）3. [判断题] 光线微弱时物体的固有色变得暗淡模糊。（∨） 4. [判断题] 在可见光谱中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫是最纯的颜色。（∨） 5. [判断题] 同种色是指在色相环中任意一种颜色自身产生相同明度的变化的颜色。（∨）6. [判断题] 在平面构成的学习中，可以不考虑设计的具体应用，而把注意力集中于形式的创造。（∨） 7. [判断题] 平面构成中的重复、特异、对称等方法都可应用到标志设计中。（∨） 8. [判断题] 平面构成中的点是相对而言的，一般来说，点越大，点的感觉越强。（×）9. [判断题] CorelDRAW软件中，按住Ctrl+Alt键后拖动鼠标，可绘制出以鼠标单击点为中心的正方形边界的网格。（×） 10. [判断题] 矢量图形与分辨率无关，可以将它缩放到任意大小都不会影响其清晰度。（∨）作业三 1. [单选题] 骨格决定了基本形在构图中（A ）。 A、彼此的关系 B、大小 C、空间 D、形状 2. [单选题] 特异构成指在有规律的形态中，出现一个或几个（ A）的元素。 A、变异 B、相同 C、重复 D、渐变

2008应用光学期末A卷

………密………封………线………以………内………答………题………无………效…… 电子科技大学二零零八至二零零九学年第一学期期末考试应用光学课程考试题 ---卷（120分钟）考试形式：闭卷考试日期 2008年12 月日课程成绩构成：平时分，期中分，实验分，期末分一、填空题（1分×20＝20分） 1. 几何光学中研究光的传播，并不把光看作是电磁波，而是把光看作线段。 2. 单个折射球面的主点位置在球面顶点。 3. 共轴系统的基点包括一对主平面，加上两对共轭点，一是无穷远轴上物点和像方焦点，二是物方点焦点和无穷远轴上像点。 4．如果物像空间的折射率相等，则物方节点与物方主点的距离为_____0_____。 5．对目视光学仪器的两个要求是：扩大视角和目标成像后成像在无限远，或者说出射光线平行。 6. 望远镜和显微镜的基本结构元件相同，但功能不同，一个用于望远，另一个用于观近。它们在光学结构上的的主要不同点是__前者物镜的像方焦点和目镜物方焦点重合，后者不重合__。 7. 根据目镜光焦度的正负不同，望远镜分为开普勒望远镜和伽利略望远镜。 8、屋脊棱镜中屋脊面的作用是 (在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下)，增加一次反射，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物象相似。 9. 为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统的特性，对棱镜的结构主要有两个要求，一是棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行，二是如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及出射表面垂直。 10. 在有些连续成像的光学系统中经常采用场镜，它的作用是降低出射光束的投射高。 11. 余弦发光体的光亮度与方向无关，而发光强度与方向有关。 12. 当没有斜光束渐晕时，随着像方视场角的增加，像平面的光照度按照视场角余弦的四次方降低。 13. 描述彩色的三种特点是明度、色调、饱和度。二简答题（4分×5＝20分） 1. 什么是光学系统的主平面？它有什么性质？答：1=β的一对共轭面。物空间一条入射光线与物方主平面的交点，离轴高度与出射光线与象方主平面的交点离轴高度相等。

选修3-4光学练习

光的折射、色散 1．如图，AB 为空气与玻璃界面，直线CD 垂直于界面AB 。光由空气射入玻璃中，入射光线与直线CD 的夹角为α，折射光线与直线CD 的夹角为β，该玻璃的折射率等于（） A ．βαsin sin B ．αβsin sin C ．α βcos cos D ．βαcos cos 2．如图所示，M 是一块平面镜，位于透明液体之中，镜面水平向上放置，一细束光线竖直向下射来，穿过液体射到平面镜上，现将平面镜绕水平轴转动15°角，光线经平面镜反射后在液面处分成两束，若这两束光线恰好垂直，则这种液体的折射率为________。 3．如图所示，有一个长方形容器，高为30cm ，宽为40cm ，在容器的底部平放着一把长40cm 的刻度尺。眼睛在OA 延长线上的E 点观察，视线沿着EA 斜向下看恰能看到尺的左端零刻度，现保持眼睛的位置不变，向容器内倒入某种液体且至满容器口，这时眼睛仍沿EA 方向观察，恰能看到尺上20cm 的刻度，则此种液体的折射率为________。 4．在折射率为n 、厚度为d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源 S ，从S 发出光线SA 以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后从下表面射出，如图所示。若沿此光线传播的光从光源到玻璃板上表面的传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S 到玻璃上表面的垂直距离h ＝________。 5．半径为R 的玻璃半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O 。两条平行单色红光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直。光线 1的入射点A 为圆柱面的顶点，光线2的入射点B ，∠AOB ＝60°。已知该玻璃对红光的折射率3=n ，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为________。 6．如图所示，当光线AO 以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，从而确定折射光线OO ′。（1）如图甲，测出入射角i 和折射角r ，根据n ＝_______可计算出玻璃的折射率。

三片式物镜设计+Zemax文件截图-北交大工程光学设计作业

三片式物镜的设计小组成员：执笔人：

1.设计任务的具体指标及其要求 35mm相机胶片50mm焦距F/3.5 玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm 空气间隔最小2mm 可见光波段光阑位于中间透镜各透镜所用材料SK4---F2----SK4 2.入瞳直径的设定点击Gen打开General窗口，在General系统通用数据对话框中设置孔径。在孔径类型中选择Image Space F/#，并根据设计要求在Aperture Value中输入3.5.

3.视场的设定由于使用35mm相机胶片，其规格尺寸为36mm*24mm，Zemax中一般使用圆形像面，因此该矩形像面的外接圆半径经计算为21.7mm，0.707像高的视场高度为15.3mm。点击Fie打开Field Data窗口，设置三个视场分别为0mm、15.3mm、21.7mm。

4.工作波长的设定选择可见光波段，点击Wav按钮，设置Select-F，d，C（Visible），自动输入三个特征波长。

5.评价函数的选择执行命令Editors----Mreit Function打开Mreit Function Editor编辑窗口，在Mreit Function Editor编辑窗口中执行命令Tools---Default Merit Function，打开默认评价函数对话窗口，选择RMS---Spot Radius--Centroid评价方法，并将厚度边界条件设置为玻璃最小中心厚度与边缘厚度4mm，最大中心厚18mm，空气间隔最小2mm。

6.系统的透镜参数设定在Lens Data Editor中输入部分初始结构，设置中间透镜为光阑，设置各透镜所用玻璃材料类型。因为此时的焦距为49.7684

应用光学期末复习题课件资料

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_________________。 10.在通常所说的七种像差中，沿轴方向度量的有__ _ 、__ 、__和__ __。 11.在七种初级像差中，宽光束像差有几种？ _______。 12．在带分划板的开普勒望远镜中，是孔径光阑，是视场光阑，若存在渐晕，则是渐晕光阑。13.唯一没有像差的光学零件为（）。 14、当保持入射光线的方向不变，而使平面镜转150角，则反射光线将转动（ 300）角。 15. 一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处，则该球面镜的曲率半径等于（）。 2．理想光学系统中，无限远轴上物点与（）是一对共轭点，而无限远轴上像点的共轭点是（）。3．光线经过夹角为的双平面镜反射后，出射线与入射线的夹角为（）。 4．光学系统的几何像差可分为（）种，其中（）种为单色像差，（）种为色差。（）是轴上点唯一的单色像差，而（）是主光线像差，只使像产生失真，并不影响像的清晰度。 5．角放大率、轴向放大率和垂轴放大率三者之间的关系为拉赫不变牛顿公式以为坐标原点。6．转像系统分__ _和_____两大类，其作用是：_ 1、偶数个平面反射镜成 ( )，奇数个平面反射镜则成 ( )。单个平面镜绕着和入射面垂直的轴转动α角,反射光线和入射光线之间的夹角将改变 ( )。 2、物方节点与（）共轭，像方焦点与（）共轭，物方焦点与（）共轭。 3、单个折射球面的主点位在（）；反射球面的焦点位于（）。 4、光学系统的孔径光阑限制（），视场光阑限制（）。在物方远心光路中，孔径光阑位于（）。 5、共轴系统中（）放大率等于1的一对共轭面叫主平面，（）放大率等于1的一定共轭面叫节平面，在（）的情况下，主平面与节平面重合。 6、轴上像点的像差有（）和（）。 8．在球差、彗差、像散、像面弯曲、畸变、位置色差、倍率色差中，对轴上点成像产生圆形弥散斑的有a. 1 种 b. 2 种 c. 3 种 d. 以上都不对 9 以下几种初级像差中，当视场很小时就要考虑的是a. 畸变 b. 彗差 c. 像散 d. 场曲 7．几何光学所用到的参量有符号规定，下列符号规定中错误的是：（）（A）沿轴线段，与光线传播方向相同为正。（B）光线与光轴的夹角，顺时针为正。（C）垂轴线段，在光轴以下为负。（D）相邻两折射面间隔，逆光线方向为负。 1、负透镜对（）a. 实物只能成实像 b. 实物只能成虚像 c. 虚物只能成实像 d. 虚物只能成虚像8．阿贝常数是光学玻璃的一个重要参数，对于该参数，正确的是：（）（A）阿贝常数越小，色散越低。（B）阿贝常数越大，色散越低。（C）阿贝常数越小，热膨胀越低。（D）阿贝常数越大，热膨胀越低。 9．在实际设计光学系统时，常使用初级球差与高级球差相互补的方法，将边缘带（h=h m）的球差校正到零，这时，球差极大值对应的入射高度为：（）（A）h=0.3h m（B）h=0.5h m（C）h=0.707h m（D）h=0.85h m 10．对一个给定的理想光学系统，系统的轴向放大率（）（A）是一个常数，与物的位置无关。（B）不是常数，与物的尺寸有关。（C）不是常数，但仅与是否成实像关。（D）不是常数，与物的位置有关。 11．对于理想光学系统，可以用牛顿公式或高斯公式计算成像位置，其中：（）（A）牛顿公式和高斯公式中物和像的位置分别用相对于光学系统主点和焦点来确定。

全部光学作业解答

第一章习题1 1、物点A 经平面镜成像像点A ＇，A 和A ＇是一对共轭等光程点吗？答：A 和A ＇是一对共轭等光程点 2、在什么条件下附图中的折射球面起会聚作用，在什么条件下起发散作用？ (a) (b) 解: r n n n f -''=' (a ) ∵ r > 0 , ∴ 当 n' > n 时，0>'f ，会聚；当 n' < n 时，0<'f ,发散。 (b )∵ r < 0 , ∴ 当 n' > n 时，0<'f ，发散; 当 n' < n 时，0>'f ，会聚。 3、顶角α很小的棱镜，常称为光楔；n 是光楔的折射率。证明光楔使垂直入射的光线产生偏向角δ = (n ?1) α，δ是指入射光经两折射面折射后，出射光线与入射光线之间的夹角。证法一：由折射定律 n sin i 1=n 0sin i 2 ， i 1、 i 2 很小，则 11sin i i ≈ ， 22sin i i ≈ 由几何关系：α=1i ，即2i n =α ∴ αααδ)1(12-=-=-=n n i i 证法二：由几何关系：α=1i δαδ+=+=12i i 由折射定律 n sin i 1=n 0sin i 2 ∵ i 1、 i 2 很小，α=≈11sin i i , 22sin i i ≈，且 10≈n 1

则有 δαα+=n ，∴ αααδ)1(-=-=n n 4、若空气中一均匀球形透明体能将平行光束会聚于其背面顶点上，此透明体的折射率应等于多少？解：设球形透明体的半径为r ，其折射率为n ′已知r p p n 2 , , 1='-∞== 根据单球面折射成像公式 r n n p n p n -'= -'' 得：r n r n 12-'=' ∴ 2='n 5、试证明：一束平行光相继经过几个平行分界面的多层介质折射时，出射光线的方向只与入射光的方向及入射空间和出射空间介质的折射率有关，与中间各层介质无关。证明：∵ 0011sin sin i n i n = 1122sin sin i n i n = 2233sin sin i n i n = ┇ 2211sin sin ----=k k k k i n i n 11sin sin --=k k k k i n i n ∴ 00sin sin i n i n k k = 即 k k n i n i /)sin (sin 00=，命题成立。 6、照相机的物镜是焦距为12cm 的薄透镜，底片距透镜最大距离为20cm ，拍摄物镜前15cm 处的景物，要在物镜上贴加一个多大焦距的薄透镜？解：已知 cm p cm p cm f f 20 , 15 , 122 111='-==-=' 21 p p ='，求?22=-='f f cm p f p p p f p f 60 1 11 11 111 1111='?'=-'?=+'' cm p p f p p p f p f 60 , 1 11 11 2222 2222='='=-'?=+''且则有 cm p p p p p p p p f 302060206021212 2222=-?='-'''='-'=' n k

现代光学设计作业

现代光学设计——结课总结光学工程一班陈江坤学号2120100556

一、掌握采用常用评价指标评价光学系统成像质量的方法，对几何像差和垂轴像差进行分类和总结。像质评价方法一、几何像差曲线 1、球差曲线：球差曲线纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差），使用这个曲线图，一要注意球差的大小，二要注意曲线的形状特别是代表几种色光的几条曲线之间的分开程度，如果单根曲线还可以，但是曲线间距离很大，说明系统的位置色差很严重。 2、轴外细光束像差曲线这一般是由两个曲线图构成。图中左边的是像散场曲曲线，右边的是畸变，不同颜色表示不同色光，T和S分别表示子午和弧矢量，同色的T和S间的距离表示像散的大小，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分比值，左图中几种不同色曲线间距是放大色差值。

3、横向特性曲线（子午垂轴像差曲线）：不同视场的子午垂轴像差曲线，纵坐标EY代表像差大小，横坐标PY代表入瞳大小，每一条曲线代表一个视场的子午光束在像面上的聚交情况。理想的成像效果应当是曲线和横轴重合，所有孔径的光线对都在一点成像。纵坐标上对应的区间就是子午光束在理想像面上的最大弥散斑范围。这个数值和点列图中的GEO尺寸一致，GEO尺寸就是横向特性曲线中该视场三个光波中弥散最大的那个半径。其中主光线用于描述单色像差情况；三个波长曲线用于描述垂轴色差情况。横向像差特性曲线图表示了视场角由小到大时垂轴像差曲线的变化，从中可以看出子午垂轴像差随视场变化规律。子午垂轴像差曲线的形状当然是子午像差：细光束子午场曲、子午球差和子午彗差决定的，因此曲线形状和像差数量的对应关系经常在像差校正中用到。根据像差曲线可以判断出要改善系统的成像质量，就必须改变曲线的形状和位置，即改变三种子午像差的数量。将子午光线对a、b作连线，该连线的斜率m = (Ya-Yb)/2h 与宽光束子午场曲X’T 成正比。口径改变时，连线斜率变化表示宽光束子午场曲也随着变化。当口径减小趋于0时，连线成了坐标原点(对应主光线)的切线，切线的斜率和细光束子午场曲x’t相对应。子午光线对连线的斜率与原点切线斜率之间的差和子午球差(X’T –x’t)成正比，两个斜率夹角越大，子午球差越大。即：宽光束子午场曲与细光束子午场曲的差和子午球差成正比。当宽光束子午场曲与细光束子午场曲的符号由同号变成异号时表明子午球差加大。子午光线对连线和纵坐标交点的高度等于(Ya +Yb)/2，是子午彗差K’T。不同波长子午光线对连线和纵坐标交点之差表示两种不同波长光之间的“色彗差”。彗差是与孔径和视场都有关的一个像差，主要反映了经过光学系统后与主光线原对称的光线对不再与主光线对称的情形，能量上反映了对于中心点的不对称，也就是“彗尾现象”。至于色差情况，三个波长的横向特性曲线差值就反映了轴外点垂轴色差的情况。横向特性曲线充分反映了轴外像点的成像质量和随入瞳孔径、视场大小的变化规律。在光学设计过程中，我们需要仔细的分析这些像差中那一个占据主要地位以及采取相应的措施，达到像差校正和像差平衡的目的。弧矢像差的分析方法与子午像差分析方法相同。对应轴上点，只有两种像差需要分析，即：轴向球差和轴向色差。“轴上点像差特性曲线（longitudinal aberration）”，通过对于轴上点球差、轴向色差的描述，综合的反映了轴上点成像质量；“场曲和畸变特性曲线”，描述了系统的子午场曲、弧矢场曲、色散、畸变等像差参数；“横向色差特性曲线”，描述了系统垂轴色差随着视场变化的规律。二、点列图由一点发出的许多光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，称为点列图。，点列图是在现代光学设计中最常用的评价方法之一。