廣東海洋大學(xué)應(yīng)用光學(xué)2009-2010學(xué)年第二學(xué)期試題及其答案

1、GDOU-B-11-301廣東海洋大學(xué)20092010學(xué)年第二學(xué)期應(yīng)用光學(xué)課程考試題課程號(hào)：1910031回考試0A卷回閉卷考查B卷開(kāi)卷題號(hào)一二三四五六七八九十總分閱卷教師各題分?jǐn)?shù)2020124440100實(shí)得分?jǐn)?shù)；一、解釋下列概念（每小題4分，共20分）II!1.全反射封II'2.漸暈IIII:3共軛III線(xiàn)4.物方遠(yuǎn)心光路一一IIII；5.光通量二、填空題（每小題4分，共20）1. 如右圖，兩個(gè)傾斜放置的平面鏡，一條光線(xiàn)平行于其中一鏡面入射，在兩鏡面間經(jīng)過(guò)4次反射后剛好沿原路返回。根據(jù)雙平面鏡的成像性質(zhì)，可知兩平面鏡之間夾角為2. 限制軸上物點(diǎn)孔徑角大小的光學(xué)器件稱(chēng)，其經(jīng)前光學(xué)系統(tǒng)

2、所成的像稱(chēng)為，經(jīng)后面光學(xué)系統(tǒng)所成的像為。3. 費(fèi)馬原理是光線(xiàn)傳播規(guī)律的一種形式，它表明：實(shí)際光線(xiàn)沿著光程為的路線(xiàn)傳播，或者說(shuō)，光沿光程為、或的路徑傳播。4. 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、象散、和，白光產(chǎn)生的色差有兩種，即和倍率色差。5對(duì)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，垂直于光軸的同一平面上的各部分具有的放大率；過(guò)光軸的任意截面成像性質(zhì)都是的。三、用作圖法對(duì)下列球面反射鏡，正、負(fù)透鏡組求物體AB（或物點(diǎn)A）的像A，B，（或像點(diǎn)A，）,光線(xiàn)從左向右。（每題4分，共12分）為孔徑光闌。當(dāng)目鏡成像在明視距離處時(shí)，求：相距190mm,物鏡框作1）物體的位置；2）顯微鏡的視覺(jué)放大率；3）若用此顯

3、微鏡進(jìn)行顯微攝影，底片平面距目鏡500mm，此顯微鏡應(yīng)相對(duì)物面移動(dòng)的方向和距離。（15分（蔡懷宇P80）2.開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡物鏡直徑為125mm，焦距為850mm；目鏡直徑為15mm，焦距為25mm。計(jì)算（1）視放大率；（2）出瞳直徑；（3）人眼應(yīng)放在何處？（9分（高文琦P？）班|3.支功率為5mW的氦氖激光器，發(fā)光效率為152lm/W,發(fā)光面直徑為1mm,發(fā)散級(jí)：角（光束半頂角）為lmrad,求：I|1）激光器發(fā)出的光通量；2）發(fā)光強(qiáng)度；3）激光器發(fā)光面的光亮度；4）激|光器在5m遠(yuǎn)處屏幕上產(chǎn)生的光照度。（8分）（郁道銀P103）（胡玉禧P106）（應(yīng)概P159）IIIII5：!III4.由兩個(gè)

4、密接的薄透鏡組成一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，它們的焦距分別為f'=100mm,1If'=50mm，設(shè)B=T/10，求物像間距離。（8分）2I（胡玉禧P55）（應(yīng)概P55）II|學(xué)IGDOU-B-11-301廣東海洋大學(xué)20082009學(xué)年第二學(xué)期應(yīng)用光學(xué)課考試題參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（A）一、解釋下列概念（每小題4分，共20分）1. 全反射指光線(xiàn)從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角大于臨界角，將出現(xiàn)折射光線(xiàn)不再存在，入射光線(xiàn)全部反射的現(xiàn)象（或：在一定條件下，入射到兩種介質(zhì)分界面上的光全部反射回原來(lái)的介質(zhì)中，沒(méi)有折射光產(chǎn)生的現(xiàn)象）2. 漸暈指由于光軸外物點(diǎn)發(fā)出的光束被阻擋而使像面上光能量由中心向邊緣

5、逐漸減弱的現(xiàn)象。3. 共軛在理想光學(xué)系統(tǒng)中，任何一個(gè)的物點(diǎn)A發(fā)出光線(xiàn)在系統(tǒng)的作用下所有的出射光線(xiàn)仍然相較于一點(diǎn)。這種物像之間一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系稱(chēng)之。4. 物方遠(yuǎn)心光路指光學(xué)系統(tǒng)的物方主光線(xiàn)平行于光軸，主光線(xiàn)的會(huì)聚中心位于物方無(wú)限遠(yuǎn)處的光路?；颍涸诠鈱W(xué)系統(tǒng)中，孔徑光闌與像方焦平面重合，入瞳位于無(wú)窮遠(yuǎn)的光路。5. 光通量一一表示可見(jiàn)光對(duì)人眼的視覺(jué)刺激程度的量。單位：流明（lm）二、填空題（每小題4分，共20分）1. n/8；2. 孔徑光闌入瞳出瞳；3. 極值極小極大常量4. 彗差場(chǎng)曲畸變位置色差；5. 相同相同三、用作圖法對(duì)下列反射鏡球面，正、負(fù)透鏡組求物體AB（或物點(diǎn)A）的像ArBt（或像點(diǎn)A

6、9;）,光線(xiàn)從左向右。（每圖4分，共12分）四、反射棱鏡的展開(kāi)（任選1題，4分）五、設(shè)輸入為右手坐標(biāo)系，畫(huà)出相應(yīng)的輸出坐標(biāo)系（4分）六、計(jì)算題（共40分）1.有一生物顯微鏡，物鏡焦距為15mm，目鏡焦距為25mm,相距190mm,物鏡框作為孔徑光闌。當(dāng)目鏡成像在明視距離處時(shí)，求：1）物體的位置；2）顯微鏡的視覺(jué)放大率；3）若用此顯微鏡進(jìn)行顯微攝影，底片平面距目鏡500mm,此顯微鏡應(yīng)相對(duì)物面移動(dòng)的方向和距離。（15分）解：1）據(jù)題意作光路圖如圖所示。先求出瞳距I；：【2分】將/=-190mm,f'=25mmze代入高斯公式得一If_-190x25lzezl+f'190+25ze

7、475016528.79(mm)求物體經(jīng)物鏡所成的像到目鏡距離l2：【3分】由圖中幾何關(guān)系知1 '=-(250-28.79)=-221.21(mm)2將12'=-221-21mm，廠(chǎng)=25mm代入髙斯公式得_1'f'=2ef'-1e2-25+221.21一221211255510?5=-22.46(mm)246.21求物體位置11【3分】由圖中幾何關(guān)系知l1'=d+12二190-22.46二167.54(mm)將11'=167-54mm，廠(chǎng)=15mm代入髙斯公式得1'f'=1of'-1o1167.541152513

8、.1=-=-16.48(mm)5-167.54152.542)求顯微鏡的視覺(jué)放大率【2分】l'1'2501'167.5425028.79r=pr=+(+1十)=(+1-)=-10.17X9.85=100.171e1f'f'-16.48252513)如圖，此時(shí)，l'=500mm，2由高斯公式得3分】_500125-25-5001'f'e-f'-1e2=_12500=_26.32(mm)-4751=2由幾何關(guān)系知1'=d+1=1902代入高斯公式得l1'f'=1of'-1o1163.681152

9、455.2=-=-16.51(mm)15-163.68148.68故，此顯微鏡作為顯微成像觀(guān)察時(shí)，-=-16.48(mm);作為顯微攝影時(shí)，=-16.51(mm)。比較兩種情況的物距，可知，進(jìn)行顯微攝影時(shí)，需將顯微系統(tǒng)整體相對(duì)物面向后移動(dòng)愆=003(mm)。2分】2-（9分）一開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡物鏡直徑為125mm,焦距為850mm；目鏡直徑為15.0mm,焦距為25mm。計(jì)算：1）視放大率；（2）出瞳直徑；（3）人眼應(yīng)放在何處？解：1）求視放大率。f'850對(duì)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡有廠(chǎng)=一-f物'=一石5=-34x目252分】2）求出瞳直徑。因?yàn)閞=-D,所以D'=-|=-34=3.

10、676（mm）3分】3）人眼應(yīng)放在出瞳處，這樣接受的光線(xiàn)最多，像最亮。而將物鏡（孔徑光闌）對(duì)目鏡成像，這像就是出瞳。故利用髙斯公式目+-目=1得目目一25+25二1-(850+25)l目l'=25x35沁目3425.74(mm)眼睛應(yīng)放在目鏡后25.74mm的地方（即出瞳處）。4分】3.（8分）一支功率為5mW的氦氖激光器，發(fā)光效率為n=152lm/W,發(fā)光面直徑為1mm,發(fā)散角（光束半頂角）為1mrad,求:1）激光器發(fā)出的光通量；2）發(fā)光強(qiáng)度；3）激光器發(fā)光面的光亮度；4）激光器在5m遠(yuǎn)處屏幕上產(chǎn)生的光照度。解：1）根據(jù)題意有：二耳=152x5x10-3=0.76lme2）激光束的

11、發(fā)散角很小時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度：_0.76_0.760兀a2兀0.0012=2.42x105cd3）光亮度：L二亠二2.廣10、二3.08x10iicd/m2dS兀x10-3/2n4）激光束在5m遠(yuǎn)處屏幕上產(chǎn)生的光照度：【2分】【2分】2分】IcosaE=2.42x105l2=9.68x103lx2分】524.（8分）由兩個(gè)密接的薄透鏡組成一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，它們的焦距分別為f'二100mm，廠(chǎng)二50mm,12設(shè)0=-1/10，求物像間距離。解：由于兩透鏡密接，故d=0，所求L=-x-f+f'+x'，或L=l+1'把透鏡看成光組，則此為雙光組組合問(wèn)題?？捎蒮'二斗和f=ffAA計(jì)算組合后系統(tǒng)的焦距：100x50=型(mm)，f=ff-100-503A-100x(-50)=-100-50型(mm)34分】，x=10f1000(mm)3法一，據(jù)牛頓公式計(jì)算），所以x'=-丄f'=10(mm)10103L=