工程光學(xué)第二版習(xí)題答案李湘寧賈志宏

第一章習(xí)題1、已知真空中的光速c=3m/s,求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大樹(shù)膠（n=1.526）、金剛石（n=2.417）等介質(zhì)中的光速。解：c 3xl08n=—=?f= v n則當(dāng)光在水中，n=1.333時(shí)，v=2.25m/s,當(dāng)光在冕牌玻璃中，n=1.51時(shí)，v=1.99m/s,當(dāng)光在火石玻璃中，n=1.65時(shí)，v=1.82m/s,當(dāng)光在加拿大樹(shù)膠中，n=1.526時(shí)，v=1.97m/s,當(dāng)光在金剛石中，n=2.417時(shí)，v=1.24m/s。2、一物體經(jīng)針孔相機(jī)在屏上成一60mm大小的像，若將屏拉遠(yuǎn)50mm,則像的大小變?yōu)?0mm,求屏到針孔的初始距離。解：在同種均勻介質(zhì)空間中光線直線傳播，如果選定經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)的光線則方向不變，令屏到針孔的初始距60_x70-x+50離為x,則可以根據(jù)三角形相似得出：所以x=300mm即屏到針孔的初始距離為300mm。3、一厚度為200mm的平行平板玻璃（設(shè)n=1.5）,下面放一直徑為1mm的金屬片。若在玻璃板上蓋-圓形紙片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到該金屬片，問(wèn)紙片最小直徑應(yīng)為多少？解：令紙片最小半徑為x,則根據(jù)全反射原理，光束由玻璃射向空氣中時(shí)滿足入射角度大于或等于全反射臨界角時(shí)均會(huì)發(fā)生全反射，而這里正是由于這個(gè)原因?qū)е略诓ＡО迳戏娇床坏浇饘倨６瓷渑R界角求取方法為：sin1sin1皿=—ni(1)其中其中n2=1,n1=1.5,

同時(shí)根據(jù)幾何關(guān)系，利用平板厚度和紙片以及金屬片的半徑得到全反射臨界角的計(jì)算方法為:Tx-1/2(2)聯(lián)立（1）式和（2）式可以求出紙片最小直徑x=179.385mm聯(lián)立（1）式和（2）4、光纖芯的折射率為n1、包層的折射率為n2,光纖所在介質(zhì)的折射率為n0,求光纖的數(shù)值孔徑（即n0sinI1,其中I1為光在光纖內(nèi)能以全反射方式傳播時(shí)在入射端面的最大入射角）。解：位于光纖入射端面，滿足由空氣入射到光纖芯中，應(yīng)用折射定律則有：n0sinI1=n2sinI2東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料而當(dāng)光束由光纖芯入射到包層的時(shí)候滿足全反射，使得光束可以在光纖內(nèi)傳播，則有：sin（90°-I2）=—n,1 （2）由（1）式和（2）式聯(lián)立得到n0sinI1.5、一束平行細(xì)光束入射到一半徑r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其會(huì)聚點(diǎn)的位置。如果在凸面鍍反射膜，其會(huì)聚點(diǎn)應(yīng)在何處？如果在凹面鍍反射膜，則反射光束在玻璃中的會(huì)聚點(diǎn)又在何處？反射光束經(jīng)前表面折射后，會(huì)聚點(diǎn)又在何處？說(shuō)明各會(huì)聚點(diǎn)的虛實(shí)。解：該題可以應(yīng)用單個(gè)折射面的高斯公式來(lái)解決，n1nn'-n廠廠丁設(shè)凸面為第一面，凹面為第二面。（1）首先考慮光束射入玻璃球第一面時(shí)的狀態(tài)，使用高斯公由旦_Hi=%■,H=1.5,*=削，%=i,L=ceI/&弓得到：工=加山出式：對(duì)于第二面，d=60切小，4=?；—d=9口一"=3口小山TOC\o"1-5"\h\z由豆-上=￡12^,%=1,乩=1,5,r.=-30, =301/12r2' ' ' '得至!1： =15mm會(huì)聚點(diǎn)位于第二面后15mm處。（2）將第一面鍍膜，就相當(dāng)于凸面鏡1 1 ?由一+—=—，i=oc得到F'=15陽(yáng)泡111r像位于第一面的右側(cè)，只是延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，因此是虛像?！?竺=一三0,實(shí)物成虛像口還可以用6正負(fù)判斷： 球-0（3）光線經(jīng)過(guò)第一面折射：制，虛像第2頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料第二面鍍膜，1 1 7—+—=—， =30,r.=-30則:1,f,- -則:像位于第二面前1clmm處口所以為實(shí)像.^=-=1>0與物虛實(shí)相反，對(duì)于第二面，物虛,L3所以為實(shí)像.(4)再經(jīng)過(guò)第一面折射口11j]j=60-10=50mm?乩=1.5，n-=1，r=30,- =—―-1」L口得至[1：[=75阿根最后像位于第一面后75mtm立1.5"5…2 50 物像相反為虛像。6、一直徑為400mm，折射率為1.5的玻璃球中有兩個(gè)小氣泡，一個(gè)位于球心，另一個(gè)位于1/2半徑處。沿兩氣泡連線方向在球兩邊觀察，問(wèn)看到的氣泡在何處？如果在水中觀察，看到的氣泡又在何處？解：設(shè)一個(gè)氣泡在中心處，另一個(gè)在第二面和中心之間。(1)從第一面向第二面看1 1.51 1.5_1-1.5F--200=-200得到：r=-200「半徑處氣泡:；晨=去得至―(2)從第二面向第一面看1/2半徑處氣泡：—--=""!m=1，r=200，m=1,5,?=100

I11r得到：『=初(3)在水中第3頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料中心氣泡對(duì)第一面成像三」=巴，h'=￡，r=200,n=1,5,?=100

I11r3得到:r=941/2半徑處氣泡對(duì)第二面成像：T-三=*，H=￡，r=200,n=1.5

I11r3!=-200得到：Z=-2007、有一平凸透鏡r1=100mm,r2=,d=300mm,n=1.5，當(dāng)物體在時(shí)，求高斯像的位置l’。在第二面上刻一十字絲，問(wèn)其通過(guò)球面的共軛像在何處？當(dāng)入射高度h=10mm，實(shí)際光線的像方截距為多少？與高斯像面的距離為多少？解：⑴?一平行光先經(jīng)第一面成像，---=—r1r—得到：r=3oo

r-kioo即物經(jīng)第一面成像于平面處口對(duì)于平面，1=口得到『=口,即像為其本身.(2)——r1r9一12=，得到：『=比r3ooioo即起面處發(fā)出的光經(jīng)第一面成像于無(wú)充遠(yuǎn)處，為平行光出射口(3)當(dāng)入射高度為10mm時(shí):sin7=-得到:A^=Z'-r=-0.7sin『=MsinI得到:A^=Z'-r=-0.7uf=u+i-rsin「L=rfl+ sinW8、一球面鏡半徑r=-100mm,求=0,-0.1,-0.2,-1,1,5,10,^時(shí)的物距像距。第4頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料解：（1）nnn-n - = r1r^=-=0 得到’21 i'=-50r=-100m=-n= 得到：2=450（2）同理， r=-45^=-0,2得到：/=20°（3）同理， r=一4口產(chǎn)=—1得到：/=10°（4）同理， 『=一1口口尸=1得到：？=一1口口（5）同理， 「=-1口口產(chǎn)=5得到4口（6）同理， 口口產(chǎn)=1口得到：2=45（八日工田 『=450（7）同理，產(chǎn)得到：2=50（8）同理， 「=工9、一物體位于半徑為r的凹面鏡前什么位置時(shí)，可分別得到：放大4倍的實(shí)像，當(dāng)大4倍的虛像、縮小4倍的實(shí)像和縮小4倍的虛像？解：（1）放大4倍的實(shí)像第5頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料同理,(2)放大四倍虛像產(chǎn)=4(3)縮小四倍實(shí)像同理，得到:((2)放大四倍虛像產(chǎn)=4(3)縮小四倍實(shí)像同理，得到:(4)縮小四倍虛像同理，得到:第二章習(xí)題1、已知照相物鏡的焦距f-75mm,被攝景物位于(以F點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn))*=處，試求照相底片應(yīng)分別放在離物鏡的像方焦面多遠(yuǎn)的地方。解：x=-8,XX'=ff/得至U：x‘=0x‘=0.5625x‘=0.703x‘=0.937x‘=1.4x‘=2.81第6頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料2、設(shè)一系統(tǒng)位于空氣中，垂軸放大率，由物面到像面的距離（共軛距離）為200mm,物鏡兩焦點(diǎn)間距離為1140mm,求物鏡的焦距，并繪制基點(diǎn)位置圖。72007200=-1440mm—=-0.69m-1fxf-x=7200-1140=6060得：/f=600mm城=第.已知一個(gè)透鏡把物體放大-3倍投影在屏幕上，當(dāng)透鏡向物體移近18mm時(shí)，物體將被放大-4x試求透鏡的焦距，并用圖解法校核之。解：解得：尸=21解得：尸=21而血.一個(gè)薄透鏡對(duì)某一物體成實(shí)像，放大率為~卜今以另一個(gè)薄透鏡緊貼在第一個(gè)透鏡上，則見(jiàn)像向透鏡方向移動(dòng)20mm,放大率為原先的3/4倍，求兩塊透鏡的焦距為多少？解：第7頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料乙-=20由?［、，解得：=即=(=6口TOC\o"1-5"\h\z#， __4%7-7-7-=^-'解得：工=24口?1 1 1 1 r尸1=/=一1，，1=一苫口，不一丁=F，解得：工=4口'1 L Lt］.有一正薄透鏡對(duì)某一物成倒立的實(shí)像，像高為物高的一半，今將物面向透鏡移近1001^,則所得像與物同大小，求該正透鏡組的焦距。解：”JI工1 2由民=-工=-1解得：/'=100mm工1工、一工1=1口口.希望得到一個(gè)對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)成像的長(zhǎng)焦距物鏡，焦距=1200mm,由物鏡頂點(diǎn)到像面的距離L=700mm,由系統(tǒng)最后一面到像平面的距離(工作距)為?;二400利陽(yáng)，按最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的薄透鏡系統(tǒng)考慮，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并畫(huà)出光路圖。解:①f，=_AZ_=i20口A②A=dY+工③d=L-l'=700-400

fl.④［、=/V-4)=?：=400由①②③④得 =400,fJ=-240nd=3007.一短焦距物鏡，已知其焦距為35mm,筒長(zhǎng)L=65mm,工作距，按最簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的薄透鏡系統(tǒng)考慮，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。解：第8頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料①f=_AA=35A②A=d-f+工③d=L-Y=65-50n.④「=/v-4)=r.=50Jl由①②③④得A=-35， =25,d=158.已知一透鏡*=一期.,r,=-200mm8.已知一透鏡*=一期.,r,=-200mm，求其焦距、光焦度。解： —5-1)［毗一片)+5-1)?=-1440mm—=-0.69m-1f9.一薄透鏡組焦距為100mm,和另一焦距為50mm的薄透鏡組合，其組合焦距仍為100mm,問(wèn)兩薄透鏡的相對(duì)位置。解：俎°又一￥

卜=1口口..A=-50=^-^+/,'=d-100-50 得：d=100mm10.長(zhǎng)60mm,折射率為1.5的玻璃棒，在其兩端磨成曲率半徑為10mm的凸球面，試求其焦距。解：(h-1)[毗-4)+(?-l)d]11.一束平行光垂直入射到平凸透鏡上，會(huì)聚于透鏡后480mm處，如在此透鏡凸面上鍍銀，則平行光會(huì)聚于透鏡前80mm處，求透鏡折射率和凸面曲率半徑。第9頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料解:3=S解:3=S-IX凸-問(wèn):)=口薄透鏡TOC\o"1-5"\h\z_ 1 1,j I-V凸面鍍銀后，11 ，葭=一口則：—+—=—f'1=11111t zf n'E 1 +-i _對(duì)于平面而言，-[i=L,r=oc,則：一+—=一=0f一=—— ②- 1J1,f 80r--- 2由①②可解得f=一“"Ln=1.5第三章習(xí)題.人照鏡子時(shí)，要想看到自己的全身，問(wèn)鏡子要多長(zhǎng)？人離鏡子的距離有沒(méi)有關(guān)系?頭眼頭眼解：鏡子的高度為1/2人身高，和前后距離無(wú)關(guān)。物鏡.設(shè)平行光管物鏡L的焦距 =1000mm,頂桿與光軸的距離a=10mm,如果推動(dòng)頂桿使平面鏡傾斜，物鏡焦點(diǎn)F的自準(zhǔn)直像相對(duì)于F產(chǎn)生了y=2mm的位移，問(wèn)平面鏡的傾角為多少？頂桿的移動(dòng)量為多少？2/2x1000解：第10頁(yè)共29頁(yè)透鏡前方離平面鏡600mm有一物體AB，經(jīng)透鏡和平面鏡后，所成虛像至平面鏡的距離為150透鏡前方離平面鏡600mm有一物體AB，經(jīng)透鏡和平面鏡后，所成虛像至平面鏡的距離為150mm且像高為物高的一半，試分析透鏡焦距的正負(fù)，確定透鏡的位置和焦距并畫(huà)出光路圖。MF-圖3-29習(xí)題4圖解：平面鏡成6=1的像，且分別在鏡子兩側(cè)，物像虛實(shí)相反。東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料.一光學(xué)系統(tǒng)由一透鏡和平面鏡組成，如圖3-29所示，平面鏡MM與透鏡光軸垂直交于D點(diǎn),.用焦距=450mm的翻拍物鏡拍攝文件，文件上壓一塊折射率n=1.5,厚度d=15mm的玻璃平板，若拍攝倍率""一1，試求物鏡后主面到平板玻璃第一面的距離。解：工'=工'=45口，即，=一9口口此為平板平移后的像。第11頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料"=或1-工)=5900-(15-5)=890.棱鏡折射角色二60叮NO”,c光的最小偏向角三=45吃g'lg”,試求棱鏡光學(xué)材料的折射率。解：an—fa+3)=msm—2 23111-(60"7,40"+4502848*)——i =口sinjx6007r40f6.白光經(jīng)過(guò)頂角色=600的色散棱鏡，n=1.51的色光處于最小偏向角，試求其最小偏向角值及n=1.52的色光相對(duì)于n=1.51的色光間的交角。誣陽(yáng)產(chǎn)=1.512當(dāng)解:A5=5/5口”解:第四章習(xí)題.二個(gè)薄凸透鏡構(gòu)成的系統(tǒng)，其中口=鼻=牝溶，婷=為明，力=治溶，&位于右后光明，若入射平行光，請(qǐng)判斷一下孔徑光闌，并求出入瞳的位置及大小。解：判斷孔徑光闌：第一個(gè)透鏡對(duì)其前面所成像為本身，41=4*第二個(gè)透鏡對(duì)其前面所成像為￡,其位置:故第一透鏡為孔闌,其直徑為4厘米.它同時(shí)為入瞳..設(shè)照相物鏡的焦距等于75mm,底片尺寸為55父55洞阿，求該照相物鏡的最大視場(chǎng)角等于多少？解：第12頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料^552+5522x75=2毋=54.價(jià)第五章習(xí)題1、解：一個(gè)100W的鎢絲燈，發(fā)出總光通量為14001m，求發(fā)光效率為多少1、解：二空二140卬*門(mén)00取=14加/取P2、有一聚光鏡，smU=^.5（數(shù)值孔徑加4=浜由口），求進(jìn)入系統(tǒng)的能量占全部能量的百分比。解：門(mén)=4方sinsinu=0,5=>u=3口’而一點(diǎn)周圍全部空間的立體角為03=4"）=>B_=0.W4/4不=6.7%門(mén)33、一個(gè)5n,15取的鎢絲燈，已知：〒二14加/取，該燈與一聚光鏡聯(lián)用，燈絲中心對(duì)聚光鏡所張的孔徑角"口￡由"二。25，若設(shè)燈絲是各向均勻發(fā)光，求1）燈泡總的光通量及進(jìn)入聚光鏡的能量；2）求平均發(fā)光強(qiáng)度解：1）求總的光通量也：毛='=>=>=P-jy=14x15=21口加第13頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料2）求進(jìn)入系統(tǒng)的能量門(mén)=4牙皿話）“口=-50*2啖⑻,insinU=0.25；7那么一點(diǎn)周圍全部空間的立體角為？口2=4方nnE=AA=口.0164方4嚀即進(jìn)人系統(tǒng)的能量占全部能量的1.6%=?城=口.口16X210=3361m3)發(fā)光強(qiáng)度:；0=—=210/4^7=16.7(c^)

L」4、一個(gè)40甲的鎢絲燈發(fā)出的總的光通量為?=50。加，設(shè)各向發(fā)光強(qiáng)度相等，求以燈為中心，半徑分別為：廣二1端,2陽(yáng),3次時(shí)的球面的光照度是多少？解：r=\m=>=>A=Att2=4tt==Ev= =407xv4tfr-2m==A=4刑2=16^r=>=>Ev= =1Wx16ttr=Am==A=4期°=367r==Ev= =AAix36tt5、一房間，長(zhǎng)、寬、高分別為：5端,3端,3陰，一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度為1=60二口的燈掛在天花板中心，離地面2.5明，1）求燈正下方地板上的光照度；2）在房間角落處地板上的光照度。解：根據(jù)點(diǎn)光源照度的計(jì)算公式有：/=上磬'卜1）當(dāng)分析燈正下方地板上的光照度時(shí)，日=口JnnE=^=$=

r22.52第14頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料2）設(shè)燈到角落的距離為F,則：了=評(píng)+孑+孑=3：根據(jù)光照度的公式:IcosIcos日丁 cos日=TCDS日=故有:TOC\o"1-5"\h\z「ZcosS V故有:￡=-2 HY Y第六章習(xí)題.如果一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的初級(jí)子午彗差等于焦寬（），則￡￡口應(yīng)等于多少?.如果一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的初級(jí)球差等于焦深（），則￡斗應(yīng)為多少？解:.設(shè)計(jì)一雙膠合消色差望遠(yuǎn)物鏡，/=100次幽，采用冕牌玻璃K9（總工=1?5163, =641 ）和火石玻璃F2（均=1.6122,%=36.9）,若正透鏡半徑勺二一辦，求：正負(fù)透鏡的焦距及三個(gè)球面的曲率半徑。解：3i+3)=@=%口=>汨=口.01—阻64,136.90.01 %64.1=~3&9第15頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料=>r.=1425的=0.023566的=0.023566*=4工4%=0.013566%=0.013566=>44.指出圖6-17中(1)更’=?(2)施0T07=?(3)此「=?A?=?j-CAZ0707=?(6)色球差史=?(7)二級(jí)光譜AZ =?解：第16解：第16頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料5'=口8 =-0.03AZ'=0.06J-CA2'=-0.06AZ07=0S'=AZ'—AT=0.06-（-0,06）=0.12AZ=0.07第七章習(xí)題.一個(gè)人近視程度是（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是8D，求：其遠(yuǎn)點(diǎn)距離；其近點(diǎn)距離；配帶100度的近視鏡，求該鏡的焦距;戴上該近視鏡后，求看清的遠(yuǎn)點(diǎn)距離;戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。解：遠(yuǎn)點(diǎn)距離的倒數(shù)表示近視程度i=-2（D）=1=一；=口.5m第17頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料__11(2)R—P=<=>—2—P=X=8=>P=—IO?一=——=-0.Im? 10⑶;-3)-，=-加『八'(4)r=i=-i叩IV⑸LTCl0口zz-.^=-1000mm=-Im=-0,5m=500mm_ 1R—P=j4=8!—1—P=8=>P=—9,1=--(m)g2.一放大鏡焦距，=25海阿，通光孔徑口=孺抽明，眼睛距放大鏡為50mm,像距離眼睛在明視距離250mm，漸暈系數(shù)K=50%，試求：（1）視覺(jué)放大率；（2）線視場(chǎng)；（3）物體的位置。解：250(1)r=—+i-^=io+i--=?-ff乃㈡陋二理.ry9.5口fi1_1⑵廠廠產(chǎn)川=.啞, g=-200第18頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料3.目鏡一顯微物鏡的垂軸放大倍率尸二-3",數(shù)值孔徑NA=0.1,共軛距L=180mm,物鏡框是孔徑光闌，焦距=25明明。3.目鏡求顯微鏡的視覺(jué)放大率；求出射光瞳直徑；求出射光瞳距離(鏡目距)；斜入射照明時(shí)，叱，求顯微鏡分辨率;求物鏡通光孔徑；(6)設(shè)物高2y=6mm,漸暈系數(shù)代50%,求目鏡的通光孔徑。解：殉殉250(1)=-3x—=-30'258=-3= =一引戶F =?=-451=1光r-2=iso(2)將」_="旦a加物孔徑勸出瞳距I-1602hNA=msinu=0.1=sinu匯招u七一=0.1451=4.5”6-160”6-160第19頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料⑶物方孔闌

物目距離它經(jīng)目鏡成像⑶物方孔闌

物目距離它經(jīng)目鏡成像135+25=16011_1

7--100=2511_1

7--100=25=>(4)cr=—(4)cr=—= ==0.00275mmNA0.1⑹D⑹D=21.334.欲分辨0.000725mm的微小物體，使用波長(zhǎng)鼻二0.00055阿明，斜入射照明，問(wèn):顯微鏡的視覺(jué)放大率最小應(yīng)多大?數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合?解：此題需與人眼配合考慮NA=0.5x0.00055… =U.4NA=0.5x0.00055… =U.40.000725(1)ct=—=0.000725 =NA在明視處人眼能分辨最小距離5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑NA=0.5,物體大小2y=0.4mm,照明燈絲面積12父1.絲到物面的距離100mm,采用臨界照明，求聚光鏡焦距和通光孔徑。解：視場(chǎng)光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明的大小第20頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料2y=0.4NA=九sinv=0.5=sinw-0.5二￡)/2sinu=tanu= rr-?=ioo0.4L2l--=—---=—^f=18.75rIf(25-75f￡)/2sin”池二——=0.5『二0/2=。=廣=256.為看清4km處相隔150mm的兩個(gè)點(diǎn)（設(shè)f=0.0003m或），若用開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡觀察，則:求開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的工作放大倍率；若筒長(zhǎng)L=100mm，求物鏡和目鏡的焦距；物鏡框是孔徑光闌，求出設(shè)光瞳距離；為滿足工作放大率要求，求物鏡的通光孔徑；視度調(diào)節(jié)在±5。（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量;若物方視場(chǎng)角2G二片口，求像方視場(chǎng)角；漸暈系數(shù)代50%，求目鏡的通光孔徑；解：第21頁(yè)共29頁(yè)

東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料物="0 =0.00003754000000因?yàn)椋簯?yīng)與人眼匹配⑴屈="=口；黑；5=*，/=11.1f=88.9/=11.1f=88.9(2) /「=J=-100./=11.1⑵出瞳11 1 ”— = T—P-J=1Z.J140,—=18,4

140,—=18,4

尹+Df(5)x=——=±0.621000(6)「=名=蛆=>相/=斜目4"=>/=數(shù)2=>2/=黨.4出m⑺煙4=卷=內(nèi)=.4乂1口口=7x2=14攝象7.用電視攝相機(jī)監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光亮度為2500=&，光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率為0.6,攝象管靶面要求照度為20lx，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈。解：E=—：4t=0.6Z=2500區(qū)=2口第22頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料附:測(cè)控專業(yè)09級(jí)一工程光學(xué)一期末考試試題參考一、項(xiàng)選擇題(每小題2分，共20分)一平行細(xì)光束經(jīng)一個(gè)球面鏡后匯聚于鏡前50mm處，則該球面鏡的曲率半徑等于A.—100mm B. —50mm C.50mm D.100mm.一個(gè)照相物鏡能分辨的最靠近的兩直線在感 而以容W光底片上的距離為2Pm,則該照相物鏡的分辨^率為：A.2Pm；B.0.5線/pm； C.50L——! J題m圖線/mm； D.500線/mm；.一個(gè)發(fā)光強(qiáng)度為I的點(diǎn)光源懸掛于桌面上方2米處，則桌面上的最大光照度為A.I/4 B.I/2 C.2ID.4I.對(duì)顯微鏡系統(tǒng)正確的描述是A.顯微鏡系統(tǒng)的出射光瞳在目鏡之前； B.對(duì)顯微鏡的單色像差一般用C光(656.3nm)來(lái)校正；第23頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料C、顯微鏡的數(shù)值孔徑與其物鏡和目鏡均有關(guān)；D.顯微鏡的數(shù)值孔徑越大，景深越小；.焦距為100mm的凸薄透鏡，其光焦度①為：A.0.01mm-1； B.0.01mm； C.0.02mmT； D.0.02mm；.以下關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)成像的像差，正確的描述是軸上物點(diǎn)成像可能存在的像差有球差和正弦差；目視光學(xué)系統(tǒng)一般對(duì)F光（486.1nm）和C光（656.3nm）消色差畸變不僅使像的形狀失真，而且影響成像的清晰對(duì)單正透鏡通過(guò)改變其設(shè)計(jì)參數(shù)可以完全校正球差.焦距為200mm的透鏡對(duì)一無(wú)窮遠(yuǎn)處物體成實(shí)像，則像距，等于：A.8； B.-8； C.200mm； D.-200mm；.一個(gè)高10mm的實(shí)物通過(guò)某光學(xué)系統(tǒng)成倒立實(shí)像，像高20mm,則成像的垂軸放大率0為A.0=—2X B.0=—1/2X C.0=1/2X D.0=2X卜....... tK.=2cnsffxltf5f—-f 一一、，一一，一一八.一個(gè)平面光波可以表示為個(gè) ⑨￡J,則該平面波所在傳播介質(zhì)的折射率是：A.0.65；B.1.5；C.1.54； D.1.65；.強(qiáng)度為I的自然光通過(guò)起偏器后，出射光是A.強(qiáng)度為I的線偏振光； B..強(qiáng)度為I/2的線偏振光；C.強(qiáng)度為I的自然光； D.強(qiáng)度為I/2的自然光；二填空題（每小題2分，共10分）.一束強(qiáng)度為I、振動(dòng)方向沿鉛垂方向的線偏振光通過(guò)一個(gè)檢偏器后，透過(guò)光的強(qiáng)度為I/2,則檢偏器透光軸與鉛垂方向的夾角為 （度）。第24頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料TOC\o"1-5"\h\z.光垂直通過(guò)一塊平板玻璃，已知玻璃的折射率為1.5,則透過(guò)光能為入射光能的 ％。.為達(dá)到增反的目的，單層膜的折射率 n與玻璃基板折射率n玻的關(guān)系是 。.調(diào)節(jié)邁克耳遜干涉儀，在視場(chǎng)中看到20環(huán)等傾亮條紋，此時(shí)移動(dòng)反射鏡M1,觀察到亮條紋從中心冒出了10環(huán)，視場(chǎng)中還剩10環(huán)，設(shè)光源的波長(zhǎng)為600nm,則M1移動(dòng)的距離為 。.已知雙平面鏡的夾角為10°,一平行細(xì)光束以30°角入射，經(jīng)兩個(gè)平面鏡反射后，出射光線與入射光線的夾角為 。三.簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）.有一束光，它可能是橢圓偏振光或部分線偏振光，試問(wèn)用什么方法可以鑒定？.為何在設(shè)計(jì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)時(shí)要將孔徑光闌置于物鏡上？.如何理解光的單色性與其相干性之間的關(guān)系？.光的全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件是什么？試舉出一個(gè)全反射的工程應(yīng)用實(shí)例。.簡(jiǎn)述成像系統(tǒng)分辨極限的瑞利判據(jù)的內(nèi)容；據(jù)此判據(jù)，可采用什么方法來(lái)提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率？四.計(jì)算題（每小題10分，共40分）.已知一臺(tái)顯微鏡的物鏡和目鏡相距200mm，物鏡焦距為7.01^,目鏡焦距為5.0mm,若物鏡和目鏡都可看成是薄透鏡，試計(jì)算：（1）如果物鏡把被觀察物體成像于目鏡前焦點(diǎn)附近，那么被觀察物體到物鏡的距離是多少？物鏡的垂軸放大率0是多少？（2）顯微鏡的視覺(jué)放大率是多少？第25頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料.已知照相物鏡的焦距下=10%E,被攝文件到物鏡的距離為500mm，試求照相底片應(yīng)放在離物鏡多遠(yuǎn)的地方？若為拍攝的需要，在文件上壓一塊厚度d=24mm、折射率n=1.5的玻璃板，則照相底片離物鏡的距離又是多少？.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知光源的寬度b=2mm,光源的波長(zhǎng)為589.3nm,光源與雙縫平面的距離R=2.5m問(wèn)：（1）為了在屏幕上能觀察到條紋，雙縫的間隔d不能大于多少？（2）若在雙縫之一S1后放置一長(zhǎng)度L=20mm的透明容器，往容器內(nèi)注入待測(cè)折射率氣體并使空氣逐漸排出，在這個(gè)過(guò)程中觀察到干涉條紋移動(dòng)了20條，則待測(cè)氣體折射率n為多少？計(jì)算時(shí)空氣的折射率/=1"啦76。.電矢量振動(dòng)方向與入射面成20°的一束線偏振光從空氣入射到玻璃表面上，其入射角恰巧等于布儒斯特角，試求反射線偏振光和折射偏振光的方位角為多少？設(shè)玻璃折射率為1.56。一、選擇題（每小題2分，共20分） 1-5：ADADA6-10BCACB二、填空題（每小題2分，共10分）1.45°；2.92.2%； 3.n〉nG； 4.3000nm； 5.10°；三.簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）.答：將光通過(guò)人/4波片，如為橢圓偏振光則變成線偏振光，再將光通過(guò)檢偏器，轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器可以看到兩個(gè)消光位置；（3分）而部分線偏振光通過(guò)人/4波片后變成部分橢圓偏振光，該光通過(guò)檢偏器后看不到消光現(xiàn)象。（3分）.答：望遠(yuǎn)鏡是目視系統(tǒng)，需要與人眼聯(lián)用。根據(jù)光瞳銜接的原則，望遠(yuǎn)鏡的出瞳應(yīng)與人眼的瞳孔銜接，故它因該位于望遠(yuǎn)目鏡之后，一般要求6mm以上的距離。（3分）計(jì)算表明，將孔徑光闌置于物鏡上可以滿足對(duì)出瞳的位置要求，而且望遠(yuǎn)鏡的物鏡、棱鏡的尺寸最小。（3分）.答：根據(jù)光的相干長(zhǎng)度、相干時(shí)間與波長(zhǎng)寬度的關(guān)系工=的=24（3分），第26頁(yè)共29頁(yè)東北石油大學(xué)測(cè)控09級(jí)工程光學(xué)期末復(fù)習(xí)資料可知，光源的單