工程光學(xué)模擬試卷一答案-廈門大學(xué)精品課程建設(shè)網(wǎng)站.doc

廈門大學(xué)應(yīng)用光學(xué)課程試卷物理與機(jī)電學(xué)院機(jī)電工程系二、三年級(jí)測(cè)控專業(yè)主考教師：張建寰 試卷類型：（A卷）一、 名詞解釋（每小題2分，共20分）1、 視見(jiàn)函數(shù)人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光的視覺(jué)強(qiáng)度與對(duì)波長(zhǎng)為555nm光的視覺(jué)強(qiáng)度之比。2、 景深像面上可以得到清晰像的物空間的最近與最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離。3、 場(chǎng)鏡在系統(tǒng)光學(xué)特性不變的情況下，在物鏡的像平面或與像平面很靠近的位置加入一個(gè)透鏡，使成像光束在目鏡上的投射高度降低，以使目鏡組的口徑減小，該透鏡稱作場(chǎng)鏡。4、 棱鏡展開(kāi)把棱鏡的主截面沿著它的反射面展開(kāi)，取消棱鏡的反射，以平行玻璃板的折射代替棱鏡的折射，使研究大大簡(jiǎn)化，這種方法稱作棱鏡的展開(kāi)。5、 漸暈視場(chǎng)邊緣的成像光束的小于軸上成像光束的現(xiàn)像，稱為漸暈6、 視放大率同一目標(biāo)用儀器觀察時(shí)的視角和人眼直接觀察時(shí)的視角的正切之比，表示儀器對(duì)目標(biāo)的放大效果，稱之為儀器的視放大率。7、 立體角任一形狀的封閉錐面所包含的空間8、 球差球面光學(xué)系統(tǒng)使不同孔徑光束的出射光束的聚交在軸上不同點(diǎn)，為表示對(duì)稱光線在光軸方向上的離散程度，用不同孔徑光線對(duì)理想像點(diǎn)的距離來(lái)表示，稱之為球差。9、 相當(dāng)空氣層棱鏡展開(kāi)后的平行玻璃板的對(duì)物體成像，相當(dāng)于穿過(guò)厚度為L(zhǎng)/n的空氣厚度后光線平線一段距離，光線在平行玻璃板上的投射高度與空氣層的投射高度相同，以此來(lái)研究棱鏡展開(kāi)后的平行玻璃板成像，將厚度為L(zhǎng)/n的空氣稱作平行玻璃板的相當(dāng)空氣層。10、 主平面垂軸放大率為1的一對(duì)共軛面。二、 填空（每小題2分，共20分）1、（1） 光線從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)（2）入射角大于臨界角。2、用垂軸放大率判斷物、像虛實(shí)關(guān)系方法：當(dāng)0時(shí) 物像虛實(shí)相反 0時(shí) 物像虛實(shí)相同 3、物、像位置相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的 焦點(diǎn) 來(lái)確定的稱為牛頓公式，相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的 主點(diǎn) 來(lái)確定的稱為高斯公式，如已知光學(xué)系統(tǒng)的物、像方的介質(zhì)折射率分別為n及n，則理想光學(xué)系統(tǒng)中兩焦距間的關(guān)系為 4、光學(xué)系統(tǒng)的垂軸放大率、軸向放大率及角放大率之間的關(guān)系為 5、一光學(xué)系統(tǒng)由焦距分別為：的兩光組組成，兩光組間光學(xué)間隔為，則組合系統(tǒng)的物、像方焦距分別為=，= 6、平面反射鏡成像的垂軸放大率為 1 ，物像位置關(guān)系為 鏡像 ，如果反射鏡轉(zhuǎn)過(guò)角，則反射光線方向改變 2 7、限制進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的成像光束口徑的光闌稱為 孔徑光闌 ，限制成像范圍的光闌稱為 視場(chǎng)光闌 ，孔徑光闌經(jīng)前面光組在光學(xué)系統(tǒng)物空間所成像稱為 入瞳 ，經(jīng)后面光組在光學(xué)系統(tǒng)的像空間所成的像稱為出瞳 8、目視光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要滿足二個(gè)基本要求： 擴(kuò)大視角 ， 出射平行光 9、光學(xué)系統(tǒng)的光能損失主要有兩種： 反射損失 ， 吸收損失 10、單色光軸外像點(diǎn)的性質(zhì)不同的五種像差為： 球差 彗差 場(chǎng)曲 像散 畸變 ，色差有兩種，即 軸向色差 垂軸色差 三、 原理闡述（20）1、 費(fèi)馬原理及數(shù)學(xué)描述（4分）光從空間一點(diǎn)傳輸?shù)搅硗庖稽c(diǎn)，總是沿光程為極值的路徑傳播。2、 棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)定理及符號(hào)表示（4分）物不動(dòng)，當(dāng)棱鏡線空間某一軸P轉(zhuǎn)動(dòng)角時(shí)，像先繞P的像P轉(zhuǎn)（-1）n-1角，再繞P轉(zhuǎn)角。符號(hào)表示：A=（-1）n-1P+P3、 折射定律（4分）折射光線與入射光線位于同一平面內(nèi)，4、 望遠(yuǎn)鏡的工作原理及視放大率公式（8分）無(wú)限遠(yuǎn)處物成像在物鏡的像方焦平面上，而物鏡的像方焦平面與目鏡的物方焦平面重合，則再經(jīng)目鏡出射的光線為平行光，即再經(jīng)目鏡成像于無(wú)限遠(yuǎn)處。四、 計(jì)算題（每小題15分，共30分）1、 6倍雙目望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中，物鏡焦距為108mm，物鏡口徑為30mm，目鏡口徑為20mm，如系統(tǒng)中沒(méi)有視場(chǎng)光闌，問(wèn)該望遠(yuǎn)鏡最大極限視場(chǎng)角等于多少？漸暈系數(shù)KD=0.5時(shí)的視場(chǎng)角等于多少。解：望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的視放大率公式：極限視場(chǎng)角是剛好進(jìn)入系統(tǒng)一條光線所對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)角，如圖所示。將代入上式，可得因此，最大視場(chǎng)角為5.665CBDO2O1FOFeGEf=108當(dāng)KD=0.5時(shí)，即經(jīng)過(guò)物鏡節(jié)點(diǎn)的一條光線剛好在目鏡上的投射高度為目鏡的邊緣。由幾何關(guān)系得：即此時(shí)的視場(chǎng)角為4.5382、 如圖所示的照明系統(tǒng)，在15m遠(yuǎn)的地方照明直徑為2.5m的圓形屏，要求達(dá)到屏上達(dá)到的平均照度為50lx，聚光鏡的焦距為150mm，通光直徑為150mm，假定燈泡選用鎢絲充氣燈，其光視效能K=15 lm/w，求：（1） 燈泡的發(fā)光強(qiáng)度及燈泡通過(guò)聚光鏡后在照明范圍內(nèi)的平均發(fā)光強(qiáng)度；（2） 燈泡的功率和位置。解：在均勻照明情況下，像面接受的總的光通量為：在照明空間的光錐