《華南農(nóng)業(yè)大學(xué)期末考試試卷》2015(1)

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)期末考試試卷（A卷）2014學(xué)年第2學(xué)期考試科目： 工程光學(xué)考試類型：（閉卷）考試考試時(shí)間：120分鐘學(xué)號 姓名 年級專業(yè)題號一一二四五總分得分評閱人得分、填空題（本大題共12小題，每空1分，共20分）1.光學(xué)系統(tǒng)垂軸放大率B、軸向放大率a為nuy - nfuyf = J及角放大率Y之間的關(guān)系為2 .發(fā)生全反射的條件為光從光密介質(zhì)射到它與光疏介質(zhì)的界面上入射角大于或等于臨界角。3 . 一個(gè)折射率為1.5,曲率半徑為50mm的折射球面，在其前方200mm光軸上有一物點(diǎn)經(jīng)球面成像，求像點(diǎn)離球面頂點(diǎn)的距離為200 mm。（類似做法）L由唇鐫者公式 1/加-1）（“/1-5紙代人仁t2zl

2、 =5工1 N次衽可以算出f=簽5.用小2.由高陽減：人= 代入j=2陶5“皿.可。算出丁=65萬喃叫說明成像在透鏡后側(cè),4 . 一個(gè)折射率為1.52的雙凸薄透鏡，其中一個(gè)折射面的曲率半徑是另一個(gè)折射面的2倍，且其焦距為6cm,則這兩個(gè)折射面的曲率半徑分別是 9.36 cm和_-4.68cm。5 .遠(yuǎn)攝型光組由一個(gè)正誘鐮一個(gè)負(fù)誘鐮 組成,其特點(diǎn)是焦距大于筒長 特點(diǎn)：這種組合光組的焦距大于光組的筒長|用于長焦距鏡頭6 .兩平面反射鏡的夾角為250,光線從其中一個(gè)平面鏡入射，從另一個(gè)出射，則 出射光線與入射光線的夾角為 130度，當(dāng)該系統(tǒng)繞其棱邊旋轉(zhuǎn)一周，出射光線 方向不變（改變，不變）。u=lS

3、C-2y注線在平面鏡上重寸明入射光和反射光是粗對于入射點(diǎn)的垂直線對稱的你可以柘國個(gè)劃一個(gè)圖酸設(shè)兩此 折射的垂直郵交用是凡則4-18,也三角形A中另兩個(gè)角的和為1 SO<18M 盤則兩個(gè)光的夾角為第k激可見，出射光線和入射光線的夾用與入射珀的大小尤美，只取決于雙 平面鏡的夾箱：.由此可以推得，如果雙面鏡的夾角不變，當(dāng)入射無線方 向一定時(shí).雙面鏡繞其棱邊旋轉(zhuǎn)忖,用射光線方向始終不變/利用這一性 脂，光學(xué)系統(tǒng)中用雙面鏡折轉(zhuǎn)光路時(shí)，對其安裝調(diào)整特別方便,7 .有一折射棱鏡，其頂角為600,某種波長的光從折射棱鏡的一個(gè)面入射，從另. 一 一0 . _' 一個(gè)面出射時(shí)，測得最小偏向角為42

4、15 ,則該棱鏡對于入射波長的折射率為_1.557 。極褪時(shí)無雄偈折的最小角吱.光逋過二枝情時(shí),在二校統(tǒng)的西個(gè)界面上發(fā)1：偏折.出行光投相對于時(shí)光找發(fā)生懈折的角度 叫偏向用，版圖.用式表示偏向用的大小隨人射角放土而變f匕為,個(gè)顯小值.即易小偏白角品柏，O是小偏向前只出現(xiàn)在;匕 時(shí)火找。入時(shí)光跋相對粳鏡對林的情況.最小偏向有6Mli和梗fBA.懂鏡折肺率n的關(guān)親為?! =xn48 .有一盛滿水的容器，水的折射率為4/3,水面的高度為300mm,在容器底部放 一塊硬幣，人眼以接近垂直水面方向觀察硬幣，則硬幣經(jīng)水成像后，像離水面的距離為 225 mm。水中的物體看上去比實(shí)蚓勺位置要淺住折射規(guī)律可知，

5、硬幣的癖Fi 1與支沒之的關(guān)系為hh2=ln將A2=2。門口代人得打I=1 5ej燈泡的像與蛔蟲置重合則燈泡的像距水面15m由平酉繞成像原評可XU燈泡距水面的質(zhì)度為15m9 .限制軸上物點(diǎn)成像光束寬度的光闌是升徑先闌 ，而一漸暈光闌一在 其基礎(chǔ)上進(jìn)一步限制軸外物點(diǎn)的成像光束寬度10 .已知照相物鏡的入瞳直徑為2a,彌散斑對人眼的極限分辨角為，若遠(yuǎn)景深度1,此時(shí)，近景位置P2為3 _011 .測量顯微鏡的孔徑光闌放置在物鏡后焦平面上，視場光闌放置在一次實(shí)像面處；如果用1的CCD接收圖像并用15的監(jiān)視器觀察圖像，要求系統(tǒng)放大倍率為150®,則顯微鏡的放大率為 10倍 （150/15*1）

6、。12 .單色光成像會(huì)產(chǎn)生性質(zhì)不同的五種像差，分別為球差、慧差、場曲、像散、 畸變,白光產(chǎn)生的色差有兩種，即位置色差和倍率色差。得分二、選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1 .已知真空中的光速c= 3X 108，則光在折射率為1.65的火石玻璃中的光速為（B ）（當(dāng)光在火石玻璃中，n=1 . 65時(shí),v=1 . 82X108m s）（A） 1.718X 108o （B） 1.818X 108o （C） 1.918X 108。（D）以上都不是。2. 一個(gè)物體經(jīng)針孔相機(jī)在屏上成像的大小為 60mm,若將屏拉遠(yuǎn)50mm,像的大 小變?yōu)?0mm,則屏到針孔的初始距離為（ C ） 50/

7、（70-60） *601 A） 100mm。（B） 200mm。（ C） 300mm。（ D） 400mm。3 .有一置于空氣中的理想光學(xué)系統(tǒng)，其垂軸放大率0 ,則正確的是（A）物像位于系統(tǒng)的同側(cè)。角放大率0 。像高大于物高。光學(xué)系統(tǒng)的焦距為正。（A）（B）（C）（D）4 .將兩個(gè)焦距分別為f；和f2的已知光組組合在一起則正確的是（ B ）若f1'和f2均為正值，則組合后的光組焦距 f'為正。（錯(cuò)） 當(dāng)光學(xué)問隔0時(shí)，組合后光組的光焦度為00 當(dāng)光學(xué)間隔 增大時(shí)，組合后光組的焦距值變小。 ''' 當(dāng)兩光組密接時(shí)，組合光組的焦距 ff1f2。（錯(cuò)）（A）（B

8、）（C）（D）5 .在生物顯微鏡系統(tǒng)中加入場鏡后，將會(huì)出現(xiàn)下列哪種情況？ (C)(A)系統(tǒng)的放大率變大。(不變)(B)出瞳距不變。(C)在保證相同漸暈系數(shù) 的情況下，目鏡的通光口徑變小。(D)在保證相同漸暈系數(shù)的情況下，物鏡的 通光口徑變小。6 .在光學(xué)系統(tǒng)中，沒有共腕關(guān)系的是：(D)(A)入瞳和出瞳。(B)入窗和出窗。(C)物方主點(diǎn)和像方主點(diǎn)。(D)物方焦點(diǎn)和像方焦點(diǎn)。7 .物方遠(yuǎn)心光路具有下列屬性：(B )物方主光線通過物方焦點(diǎn)。像方主光線通過像方焦點(diǎn)。物方主光線平行于光軸。像方主光線平行于光軸。(A)(B)(C)(D)8 .下列不是齊明點(diǎn)的是：(C )(A)物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面頂點(diǎn)。(B

9、)物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于球面的曲率中心。(C)物點(diǎn)位于 L (n n')r /n。(D)物點(diǎn)位于L (n n )r/n。1 .單透鐐無法校正球差，只有正負(fù)透鏡的組合才有可能校正 球差.2 .對于僅含初級球差、二級球差的光學(xué)系統(tǒng)，當(dāng)邊壕帶的球 差為。時(shí)，在0.707帶有最大的剩余球差,為邊緣帶高級球 羞的1凡3 .堆個(gè)折射球面的不暈點(diǎn)(齊明點(diǎn))：當(dāng)物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于 球面頂點(diǎn)；物點(diǎn)和像點(diǎn)均位于曲率的中心以及，Nin(w +布式:無潦差點(diǎn)的公式/n L - tn/ii >'9 .下面像差中只與視場有關(guān)的是：（ D ）正弦差。 慧差。 畸變。 細(xì)光束場曲。（A）（B）（C）（D）10

10、.下面像差中只與孔徑有關(guān)的是：（ A ）球差?；鄄?。細(xì)光束場曲。位置色差。（A）（B）（C）（D）得分三、作圖題（本大題共2小題，每小題5分，共10分）11 用圖解法求AB的像AB 。12 判斷棱鏡成像方向四、簡答題（本大題共3小題，每小題6分，共18分）1 .簡述光學(xué)質(zhì)量評價(jià)中瑞利判斷的內(nèi)容和優(yōu)缺點(diǎn)。一、瑞利判斷1,定必 實(shí)際波面與船而球曲波之間的最大波像差不超過"4時(shí),此波面可看作是無缺陷的.2,優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際應(yīng)用隊(duì)缺點(diǎn)：不夠嚴(yán)密。瑞利判斷主要用于要求成像質(zhì)/找高的系統(tǒng).它給出一個(gè)比較可器的容限”（H川廣一些人像芥系統(tǒng)就無法使MJ. W 種系統(tǒng)不能滿足瑞利判斷.但仍可以得到滿意的

11、也用敕里、中心點(diǎn)亮度法*也是僅僅玷合干小像笫系統(tǒng)，點(diǎn)列圖法2 .為了保證測量精度，測量儀器一般采用什么光路？為什么？為了保證測量精度，測量儀器一般采用物方遠(yuǎn)心光路。由于采用物方遠(yuǎn)心光路 時(shí)，孔徑光闌與物鏡的像方焦平面重合，無論物體處于物方什么位置，軸外物 點(diǎn)參與成像的主光線是重合的，即軸外點(diǎn)成像光束在接收面上形成的彌散斑中 心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測量誤差。3 .顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？顯微物鏡和望遠(yuǎn)物鏡應(yīng)校正與孔徑有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照相物 鏡則應(yīng)校正與孔徑和視場有關(guān)的所有像差。因?yàn)轱@微和望遠(yuǎn)物鏡是大孔徑、小 視場系統(tǒng)，而照相物鏡則

12、是一個(gè)大孔徑、大視場系統(tǒng)。五、計(jì)算題（本大題共4小題，每小題8分，共32分）1.已知，r2 20mm的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前50mm處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前5mm,如圖所示。若按薄透鏡 處理，求該透鏡的折射率物點(diǎn)兒豌勺折射成像在*世將已知條件代入公式,一;寧海 n _ / - 1 K -氣=而牙經(jīng)口反射后成像于H點(diǎn).故將E-d- f；代人反射面公式+十U. 免十上一言F點(diǎn)再經(jīng)口折時(shí)成像在H點(diǎn).根據(jù)光路的可逆性.將8稅為物.召點(diǎn)視為像* fTt= T+5>mE=5Em 舄=小，代人折射公式，用芝中£ = '導(dǎo)以上三式聯(lián)立.MW&

13、gt;i = L6112 . 一個(gè)短焦距物鏡，已知其焦距35 mm,筒長L 65 mm,工作距離1k 50mm,按最簡單的薄透鏡系統(tǒng)考慮，求系統(tǒng)的主面位置1H,lH，主面問隔d,組成光組的焦距f1,f2。(D八史L 35 A d 二上一>=65-50匕=/口_£> = 501H=21mm(16)由OXS得/ - -35 ,工25d-15f：1h-15mm3 .有一等邊折射三棱鏡，用K9玻璃制成，其折射率為1.5163。求光線經(jīng)過該棱 鏡折射后產(chǎn)生的最小偏向角及對應(yīng)的入射角。如圖4. 10所示，由題意知，取得最小偏向角時(shí)，出射光線與入射光線對稱，有i2=11"=3

14、00 第一面由折射率公式得 sini1=n.sini1"=1 . 5163 x sin30 ° -6.所以i1=49 . 3解得最小偏向角為占m=38 . 64 .相距50mm共軸放置的兩個(gè)薄透鏡L和L2,它們的焦距分另為90mm和30mm、 直徑分別為60mm和40mm,在兩透鏡之間距12為20mm處放置一個(gè)直徑為20mm 的圓孔光闌。求該系統(tǒng)對 L前120mm處軸上物點(diǎn)的孔徑光闌、入瞳和出瞳的位 置及大小。正薄透鏡5和F”焦距分別為90mm和劉口im, 口徑分別為IMhiim和Mnim, 相距50mm.在何透鍍之間距為2nlm處放置一宜徑為lOrnm的圓光孔， 實(shí)物點(diǎn)位

15、于匕前120mm處，求系統(tǒng)的孔徑光闌.入瞳和出瞌的位置與大小.A-HP-求所有器件在物空間的共朝像透俄及的共艇像就是其本身圓光孔的物空間共施像，將系統(tǒng)取轉(zhuǎn)1制口，經(jīng)透鏡片成像L_48 90重點(diǎn)Ll 102.860 =-48= 2.1430jm產(chǎn)=2 A3mmLp-45mmB =1.5Dp' =20*1.5=30mm求所有舞件在物空間的共場像透鏡匕的共箱像就是其本身人的物空間共扼像，將系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)怵產(chǎn)，經(jīng)透鏡%成像-50 90/ J 二 一 112.5tmnJrB I.-1 p 5= 125-50從物點(diǎn)同向所有器件在物空間的共挽 像邊緣作邊緣光線，求孔徑角tan= J- = 0,25 旭口 仃人