工程光學(xué)習(xí)題習(xí)題與講解第七章-典型光學(xué)系統(tǒng)

工程光學(xué)習(xí)題解答第七章典型光學(xué)系統(tǒng)1．一個(gè)人近視程度是2D（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是，求：（1）遠(yuǎn)點(diǎn)距離；8D（2）其近點(diǎn)距離；（3）配戴100度近視鏡，求該鏡的焦距；（4）戴上該近視鏡后，求看清的遠(yuǎn)點(diǎn)距離；（5）戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。R12(1/m)解：①lr∴l(xiāng)0.5mr②ARPA8DR2D∴PRA2810D1③D∴f1mf④RRD1D⑤ARPA8DR1Df25mm，通光孔徑D18mm，眼睛距放大鏡為50mm，像距離眼睛在明視距離250mm，2．一放大鏡焦距漸暈系數(shù)為k50%，試求（1）視覺放大率；（2）線視場；（3）物體的位置。已知：放大鏡f25mmD18mmP50mmPl250mm放求：①Γ②2y③l1PDeyef●解：①D18②由K50%可得：tg放0.182P2*50tg0.180.02tg9∴tgytg∴yDtg250*0.025mmD∴2y10mm方法二：lPD50250200mm③DPl3．一顯微鏡物鏡的垂軸放大率為3x，數(shù)值孔徑NA0.1，共扼距L180mm，物鏡框是孔徑光闌，目f25mm。鏡焦距e工程光學(xué)習(xí)題解答（1）求顯微鏡的視覺放大率。（2）求出射光瞳直徑。（3）求出射光瞳距離（鏡目距）。（4）斜入射照明時(shí)，0.55m，求顯微鏡的分辨率。（5）求物鏡的通光孔徑。k50%2y6mm，漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。（6）射物高已知：顯微物鏡NA0.1L180mm物鏡框?yàn)榭讖焦怅@共軛距3X25025010X25①efe500NA500*0.11.67mm30②D③由物鏡成象關(guān)系:孔④道威判斷Al29.620.185160目⑤目鏡的Z●lZ●●2y32y⑥2y6mm2y18mmK50%時(shí)0.000725mm的微小物體，使用波長0.00055mm，斜入射照明，問：4．欲分辨（1）顯微鏡的視覺放大率最小應(yīng)多大？（2）數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合？視場光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明的大小5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑NA0.52y0.4mmmm，物體大小，照明燈絲面積1.2×1.22,燈絲到物面的距離100mm,采用臨界照明,求聚光鏡焦距和通光孔徑。燈絲面積×1.2mm2已知NA0.520.4燈絲到物面的距離100mm臨界照明y求:和通光孔徑.f聚0.41l聚物1.2解:3l(l)l100工程光學(xué)習(xí)題解答111llf18.75mm聚∴fsinu∴0.5u306．為看清4km處相隔150mm的兩個(gè)點(diǎn)（設(shè)10.0003rad），若用開普勒望遠(yuǎn)鏡觀察，則：（1）求開普勒望遠(yuǎn)鏡的工作放大倍率；L100mm（2）若筒長，求物鏡和目鏡的焦距；（3）物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離；（4）為滿足工作放大率的要求，求物鏡的通光孔徑；5D（5）視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量；（6）若物方視場角28求象方視場角；(7)漸暈系數(shù)K50%，求目鏡的通光孔徑。150mm已知：l4000m150mm解：①3.75*105（rad）4*1000*1000mm600.0003有效放大率83.75*10516~24X工作放大率f(f)L100mmf88.89mmoe②f8o11.11mmoffeelZ③l100Zf11.11求e④DD2.3*818.4mm2.3R5Dl200mmR⑤對(duì)于l12.52001212.5代入公式1201.39123.401整理得：21∴0.62mm1對(duì)于5DRl200mmR111ll目fetgtg⑥K0.5⑦工程光學(xué)習(xí)題解答7.一開普勒望遠(yuǎn)鏡,五經(jīng)焦距,目鏡的焦距為200mmf25mmK50%,物方視場角,漸暈系數(shù),28f0eD23.7mm,在物鏡后焦平面上放一場鏡,試:為了使目鏡通光孔徑(1)求場鏡焦距;n1.5(2)若該場鏡是平面在前的平凸薄透鏡,折射率,求其球面的曲率半徑。①*(11)hltgZ孔闌物∴f9.14mm場鏡目場1②0.011●90.1412nnnn其中l(wèi)l90.14llr代入求得：9．一個(gè)照明器由燈泡和聚光鏡組成，已知聚光鏡焦距5m遠(yuǎn)直徑為3m的圓，試問燈泡應(yīng)安裝在什么位置。已知：f400mmD200mm5m處3m直徑光照明f400mm，通光孔徑D200mm，要求照明距離為求l解：11.用電視攝象機(jī)監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光亮度為●●求照度為20lx，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈。2500cd/m2，光學(xué)系統(tǒng)的透過濾為0.6，攝象管靶面要解：26D5mm，，無漸暈，14．開普勒望遠(yuǎn)鏡的筒長255mm，8X，（1）求物鏡和目鏡的焦距；（2）目鏡的通光孔徑和出瞳距；（3）在物鏡焦面處放一場鏡，其焦距為f75mm，求新的出瞳距和目鏡的通光孔徑；（4）目鏡的視度調(diào)節(jié)在4D（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量?？钻@出瞳物ff8xyf200mm物①解得目f225f25mmf目物目②DD8540mmD2（225tgD)28.6mm物目220hx131.23mmi由三角形相似得：xyy68.77mmxy200有大三角形相似得：③工程光學(xué)習(xí)題解答ly68.77A物目場111l120mm1物鏡經(jīng)場鏡成像l200751經(jīng)目鏡成像l54.1452595mm24f425④x2.5mm1000e1000f'30mm15．一透鏡焦距，如在其前邊放置一個(gè)6x的開普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出光路圖。）f'h1f'6f'解：of'hf'180(mm),求得：e23答：組合后的焦距是-180mm?；c(diǎn)位置如圖所示。其光路圖如下所示：物鏡目鏡r20mm16．已知，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2h1F'(F)12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n。（）F'(F')H'3-h2解：fo'-fe設(shè)：透鏡的折射率為nf3'=30-f'l'H'B'AArB物點(diǎn)A經(jīng)折射成像在A'處，將已知條件代入公式得1dl2'l1-----l=50①''-l=-lA'經(jīng)反射后，成像于B'點(diǎn)。故將，代入反射面公式，23-l3得：----②B'點(diǎn)再經(jīng)折射成像在B點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B'點(diǎn)視為像，有，代入折射公式，得：----③由①②③式解得：答：透鏡的折射率為1.6。17．已知物鏡焦距為，相對(duì)孔徑，對(duì)無窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到像平面的距離為，物鏡最后一面到像平面的距離為。（1）按薄透鏡處理，求物鏡的（2）若構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大為小，求望遠(yuǎn)鏡的視覺放大率（3）求目鏡的焦距、放大率；（（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出結(jié)構(gòu)參數(shù)；（用該物鏡；（）瞳距；（）工程光學(xué)習(xí)題解答（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（（6）如果視度調(diào)節(jié)為5折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。（）（7）畫出光路圖。解：根據(jù)題意，畫出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：'huhhf''1u11tgu'22'H2''hFFf'11d1300tgu'1hhdtgu'14002f'=5001htgu'2f'250(mm)1d100mm代入公式1300，得：(1)將和f'f'f'12代入牛頓公式，得：2df'f'f'300(mm)將12D1D500150(mm)(2)因f'10，則：10f'25x(3)50025f'，20(mm)of'ee(4)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：孔徑光闌物鏡目鏡111將和代入公式1u，得：h2'lh100mmf'200mmul'66.67mml'lf''12121'''FF1Hd300-fe1=2101l'll(66.67320)386.67mmf'20mm4和00代入公式f'，將2ef'=500l'21.09(mm)得出瞳距：z140"140"2.8"(5)D505f'25202x(6)2(mm)1000e1000(7)望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下：孔徑光闌物鏡目鏡出瞳18.思考題'Fo(Fe)1、用一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察地面上的建筑物，怎樣調(diào)節(jié)鏡筒的長'H度？d答：一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡是用來觀察極遠(yuǎn)的問題的。對(duì)物鏡而言，物距fo'=500-fe=20lz'接近無窮遠(yuǎn)，其像距就是物鏡的焦距；而對(duì)于目鏡而言，目鏡的物距就是它的焦距，目鏡的像距為無窮遠(yuǎn)。所以此時(shí)筒長等于兩透鏡的焦距之和。當(dāng)用它觀察地面上的建筑物時(shí)，此時(shí)物距從無窮遠(yuǎn)變?yōu)橛邢蘧嚯x，像距也從焦點(diǎn)移向焦點(diǎn)的外工程光學(xué)習(xí)題解答側(cè)，所以必須拉長鏡筒才能使物鏡所成的像落在目鏡的物方焦平面上。2．?dāng)z影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？答：攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是：焦距f'、相對(duì)孔徑D/f'和視場角2。焦距影響成像的大小，相對(duì)孔徑影響像面的照度和分辨率，視場角影響成像的范圍。3．為了保證測(cè)量精