工程光學(xué)-問答題整理(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上幾何光學(xué)1 幾何光學(xué)的基本定律答：直線傳播定律和這反射定律：直線傳播定律：光線在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。反射定律：反射光線位于入射面內(nèi)，反射角等于入射角。折射定律：折射光線位于入射面內(nèi)，入射角和折射角正弦之比為常數(shù)。馬呂斯定律：假定一束光線為某一曲面的法線匯，這些光線經(jīng)過任意次折射、反射后，該光束的全部光線仍與另一曲面垂直，構(gòu)成一新的法線匯，并且位于這兩個曲面之間的所有光線的光程相等。費馬定律：實際光線傳播時沿著光程的極值的路線傳播。2 什么叫做“理想光學(xué)系統(tǒng)”？共軸理想光學(xué)系統(tǒng)還有哪些性質(zhì)？答：能產(chǎn)生清晰的、與物貌完全相似的像的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)是由、及等多種光學(xué)

2、元件按一定次序組合成的整體。曲率中心在同一直線上的兩個或兩個以上折射（或反射）球面組成的光學(xué)系統(tǒng)稱為共軸球面系統(tǒng)。性質(zhì)：（1）光學(xué)系統(tǒng)物方一個點（物點）對應(yīng)像方一個點（像點）。（2）物方每條直線對應(yīng)像方的一條直線，稱共軛線；物方每個平面對應(yīng)像方的一個平面，稱為共軛面。（3）主光軸上任一點的共軛點仍在主光軸上。（4）對垂直于主光軸的共軛平面，橫向放大率（見凸透鏡）為常量。3 什么叫“孔徑光闌”，什么叫“視場光闌”。答：所有的光孔成像到第一個光孔的物空間，對軸上物點張角最小的那個光孔“像”所共軛的光孔就是孔徑光闌。限制進入光學(xué)系統(tǒng)中成像光束口徑的光闌為“孔徑光闌”。在實際光學(xué)系統(tǒng)中，不僅物面上每一

3、點發(fā)出并進入系統(tǒng)參與成像的光束寬度是有限的，而且能夠清晰成像的物面大小也是有限的。把能清晰成像的這個物面范圍稱為光學(xué)系統(tǒng)的物方視場，相應(yīng)的像面范圍稱為像方視場，事實上，這個清晰成像的范圍也是光學(xué)設(shè)計者根據(jù)儀器性能要求主動地限定的，限定的辦法通常是在物面上或在像面上安放一個中間開孔的光闌。光闌孔的大小就限定了物面或像面的大小，即限定了光學(xué)系統(tǒng)的成像范圍。這個限制成像范圍的光闌稱為“視場光闌”。4 什么叫“光亮度”，什么叫光出射度？兩者描述的發(fā)光特性有什么不同？答：光源表面的某一點面元在一給定方向上的發(fā)光強度與該面元在垂直于該方向的平面上的正射投影面積之比稱為“光亮度”。 光出射度：它是指光源上每

4、單位面積向半個空間（2球面度）內(nèi)發(fā)出的光通量光亮度是指一個表面的明亮程度， 即從一個表面反射出來的光通量。光出射度在數(shù)值上等于通過單位面積所傳送的光通量。5 什么叫場鏡？它的作用是什么？答：工作在物鏡焦面附近的透鏡稱為場鏡。它是在不改變光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)特性的前提下，改變成像光束位置場鏡的作用是用來降低主光線在后面系統(tǒng)中的投射高度。1、提高邊緣光束入射到探測器的能力； 2、在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中，附加場鏡將減少探測器的面積；如果使用同樣的探測器面積，可擴大視場，增加入射的通量； 3、使探測器光敏面上的非均勻光照得以均勻化。6 什么叫全反射現(xiàn)象？滿足全反射現(xiàn)象的條件？答：光由光密（即光在此介質(zhì)中的折射率

5、大的）媒質(zhì)射到光疏（即光在此介質(zhì)中折射率小的）媒質(zhì)的界面時，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。條件：光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；入射角大于臨界角。7 什么叫物方遠心光路？什么叫像方遠心光路？他們分別有什么作用？答：孔徑光闌位于物鏡物方焦面，入瞳位于無窮遠，軸外點主光線平行于光軸，這樣的光路被稱作“物方遠心光路”。 主要用于測量光學(xué)系統(tǒng)?？讖焦怅@位于物鏡物方焦面，出射光束的主光線平行于光軸，出瞳位于無限遠，這樣的光路稱為“像方遠心光路”。8 什么是景深，照相物鏡的景深與什么有關(guān)？答：能在像面上獲得清晰像的物空間的深度是系統(tǒng)的景深。照相物鏡的景深與相對孔徑成反比，相對孔徑越大景深越小。在光圈相同時，景深

6、與焦距的平方成反比，焦距越小景深越大。9 什么叫“畸變”？它與什么因素有關(guān)？答：軸外點的寬光束和細光束都有像差存在，即使只有主光線通過光學(xué)系統(tǒng)，由于球差影響，它不能和第二近軸光一致，主光線和高斯像面焦點的高度不等于理想像高，其差別就是系統(tǒng)的畸變。 10 光學(xué)系統(tǒng)中光能的損失包括哪些部分？通常采用什么方法減少發(fā)射損失？答：光學(xué)系統(tǒng)中光能的損失主要有：光束在光學(xué)零件表面的反射損失、光束通過介質(zhì)時的吸收損失、散射等，所有能損失的能量大部分是由反射和吸收造成的。 為了減少光學(xué)零件的反射損失可以在光學(xué)零件表面鍍增透膜。11 什么是相對折射率，什么是絕對折射率？答：光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2發(fā)生折射時，入射角i

7、與折射角r的正弦之比n21叫做介質(zhì)2相對介質(zhì)1的折射率絕對折射率是光從真空射入介質(zhì)發(fā)生折射時，入射角i與折射角r的正弦之比n。12 什么是望遠鏡的有效放大率答：符合儀器的視角分辨率和衍射分辨率相等的視放大率為望遠鏡的有效放大率。13 什么是雙膠合物鏡，其優(yōu)點。答：雙膠合物鏡是一種常用的簡單的望遠物鏡，由一個正透鏡和一個負透鏡膠合而成。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，光能損失小，合適的選擇可以矯正球差、彗差、軸向色差。14 開普勒望遠鏡與伽利略望遠鏡有什么區(qū)別答：開普勒式望遠鏡，折射式望遠鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式，但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠鏡成像是上下左右顛倒的，中間要加入正像系統(tǒng)。伽利略望

8、遠鏡，是指物鏡是會聚透鏡而目鏡是發(fā)散透鏡的望遠鏡。伽利略望遠鏡成正立的，放大的像，開普勒望遠鏡成倒立的，放大的像15 什么是光學(xué)系統(tǒng)中的孔徑光闌、入射瞳孔、出射瞳孔？他們之間是什么關(guān)系？答：限制進入光學(xué)系統(tǒng)中成像光束口徑的光闌為“孔徑光闌”?？讖焦怅@在系統(tǒng)像空間所成的像成為出射瞳孔，入瞳和出瞳是物和像的對應(yīng)關(guān)系。16 顯微鏡和望遠鏡均有物鏡、目鏡和分劃板組成，但二者的功能截然不同，說出其原因所在答：顯微鏡是用來觀察微小的物體的，物體在物鏡的焦點處，經(jīng)物鏡成一放大實像，實像位于目鏡的物方焦平面上，經(jīng)過目鏡成像在無限遠。望遠鏡是用來觀察無限遠目標的儀器，是將無限遠的物體成像在目鏡的焦點處。17 試

9、寫出兩種遠心光路，分別說明其特點答：物方遠心光路和像方遠心光路統(tǒng)稱為遠心光路。特點：物方遠心光路中的入射光束的主光線都和光軸平行；像方遠心光路中的出射光束的主光線和光軸平行。18 當光學(xué)孔徑增大時，球差和彗差是否變化？當視場增大時球差和彗差是否變化？答：孔徑增大時，球差增大、彗差增大；視場增大時，球差不變、彗差增大。19 角放大倍率和視覺放大倍率的本質(zhì)區(qū)別是什么，望遠鏡的角放大倍率和視覺放大倍率有何異同。答：視覺放大率是用儀器觀察物體時視網(wǎng)膜上的像高與人眼直接觀察物體時視網(wǎng)膜上的像高之比；角放大倍率是物方視場角與像方視場角之比。 望遠鏡中角放大倍率和視覺放大倍率相等20 什么是瑞利判據(jù)在成像光

10、學(xué)系統(tǒng)中,是衡量分開相鄰兩個物點的像的能力。由于衍射,系統(tǒng)所成的像不再是理想的幾何點像,而是有一定大小的光斑(愛里斑),當兩個物點過于靠近,其像斑重疊在一起,就可能分辨不出是兩個物點的像,即光學(xué)系統(tǒng)中存在著一個分辨極限。當一個艾里斑的邊緣與另一個艾里斑的中心正好重合時，此時對應(yīng)的兩個物點剛好能被人眼或光學(xué)儀器所分辨，這個判據(jù)稱為瑞利判據(jù)。21 什么是球差，單色光球差的特點。軸上物點發(fā)出的光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)以后，與光軸夾不同角度的光線交光軸于不同位置，因此，在像面上形成一個圓形彌散斑，這就是球差。一般是以實際光線在像方與光軸的交點相對于近軸光線與光軸交點（即高斯像點）的軸向距離來度量它。對于單色光

11、而言，球差是軸上點成像時唯一存在的像差。軸外點成像時，存在許多種像差，球差只是其中的一種。物理光學(xué)1. 能用太陽光作為楊氏干涉的光源嗎？為什么？答：能，在兩個（或多個）光波疊加的區(qū)域，某些點的震動始終加強，另一些點的震動始終減弱，形成在該區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定的光強強弱分布的現(xiàn)象，成為光的干涉現(xiàn)象。干涉的條件是：（1）頻率相同；（2）振動方向不正交；（3）相位差恒定。白光是由不同顏色的光組成的復(fù)色光，其中各顏色的光滿足楊氏干涉的條件，通過干涉雙縫后在干涉區(qū)域是彩色條紋分布。2. 白光分別通過三棱鏡和楊氏雙縫，兩者有何差別答：白光通過三棱鏡和楊氏雙縫都能觀察到彩色條紋。白光經(jīng)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋是由于三棱鏡

12、的色散，光的折射方向不一致引起的，其條紋是連續(xù)排列的七色光帶，光帶較寬，每種顏色只能出現(xiàn)一次。白光經(jīng)楊氏雙縫，由于雙縫的干涉產(chǎn)生彩色條紋，其條紋中間為一白色亮紋，兩邊為彩色條紋，光帶較窄。3. 有電場強度數(shù)值為E的圓偏振光和電場振幅為E的線偏振光，說明兩束光強度關(guān)系，并說明其原因。答：圓偏振光的強度為線偏振光強度的兩倍。原因：電場為E的圓偏振光可以分解為兩個相互垂直的方向上電場振幅為E的線偏光，這兩束線偏光的強度相等，且偏振方向互相垂直，不會發(fā)生干涉，因此圓偏光的強度等于上述兩束線偏光的強度之和，也就是一束線偏振光強度的兩倍。4. 如何鑒別線偏振光、橢圓偏振光、線偏振光。答：讓三束光分別通過線偏振器后投射到觀察屏上，旋轉(zhuǎn)線偏振器，觀察屏上光強變化，光強有消光現(xiàn)象的為線偏光。光強有變化但沒有消光現(xiàn)象的味橢圓偏振光，光強沒有變化的為圓偏振光。5在夫瑯禾費單縫衍射中，什么條件下可以不考慮縫長方向上的衍射，為什么、答：夫瑯禾費衍射的衍射條