天津大学2014-2015学年工程光学期末考试试卷Word格式文档下载.doc
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C
A
B
题2-1图
F'
F
H
H'
题2-2图
F2
题2-3图
F1
F1'
F2'
题2-5图
z
x
y
物镜
题2-4图
题2-6图
三．填空：
（共10分，每题2分）
1．照明系统与成像系统之间的衔接关系为：
①________________________________________________
②________________________________________________
2．转像系统分____________________和___________________两大类，
其作用是：
_________________________________________
3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_________________,
该学生裸眼所能看清的最远距离为_________________。
4．光通过光学系统时能量的损失主要有：
________________________,
________________________和_______________________。
5．激光束聚焦要求用焦距较________的透镜，准直要用焦距较________的透镜。
四．计算题：
（共60分）
1．一透镜焦距，如在其前边放置一个的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。
（10分）
2．已知，的双凸透镜，置于空气中。
物A位于第一球面前处，第二面镀反射膜。
该物镜所成实像B位于第一球面前，如图所示。
若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n。
（20分）
3．已知物镜焦距为，相对孔径，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为，物镜最后一面到像平面的距离为。
（1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；
（8分）
（2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为，求望远镜的视觉放大率；
（4分）
（3）求目镜的焦距、放大率；
（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；
（6分）
（5）望远镜的分辨率；
（2分）
（6）如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。
（7）画出光路图。
工程光学（上）期末考试参考答案
一．
简答题：
答：
摄影物镜的三个重要参数是：
焦距、相对孔径和视场角。
焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。
为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。
由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。
这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。
显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：
球差、正弦差等。
照相物镜则应校正与孔径和视场有关的所有像差。
因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。
评价像质的方法主要有瑞利（Reyleigh）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数（OTF）法等5种。
瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；
中心点亮度法概念明确，但计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；
分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；
点列图法需要进行大量的光线光路计算；
光学传递函数法是最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。
二．
图解法求像或判断成像方向：
（图中C为球面反射镜的曲率中心）
A'
f'
入瞳
视场角2ω
出瞳
三．
填空：
①__照明系统的拉赫不变量要大于成像系统的拉赫不变量___
②__保证两个系统的光瞳衔接和成像关系_________________
2．转像系统分___棱镜式___________和___透镜式__________两大类，
_使物镜所成的倒像转变为正像。
3．一学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为_____-0.2米________,
该学生裸眼所能看清的最远距离为___眼前0.2米__________。
_两透明介质面上的反射损失______,
__介质吸收的损失_____________和_____反射面的光能损失__。
5．激光束聚焦要求用焦距较__短____的透镜，准直要用焦距较__长______的透镜。
四．
计算题：
解：
求得：
组合后的焦距是-180mm。
基点位置如图所示。
其光路图如下所示：
f3'
=30
-h2
-f'
F3'
（F'
）
（F2）
h1
-fe
fo'
目镜
lH'
l2
-l3
-l2'
=-l3'
-l=50
d
l1'
设：
透镜的折射率为n
物点A经折射成像在A'
处，将已知条件代入公式
得
----①
A'
经反射后，成像于B'
点。
故将，代入反射面公式，得：
----②
B'
点再经折射成像在B点。
根据光路的可逆性，将B视为物，B'
点视为像，有，代入折射公式，得：
----③
由①②③式解得：
透镜的折射率为1.6。
（6）如果视度调节为±
5折光度，目镜应能移动的距离。
根据题意，画出物镜的结构图如下：
f'
=500
400
300
u2'
h2
u1'
（1）将和代入公式
，得：
将代入牛顿公式，得：
（2）因，则：
（3），
（4）望远镜系统的结构如下图所示：
-fe=20
孔径光阑
将和代入公式，得：
将和代入公式，
得出瞳距：
（5）
（6）
（7）望远系统光路图如下：
lz'
Fo'
（Fe）
工程光学（下）期末考试试卷
一、填空题（每题2分，共20分）
1．在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第1极小出现在（
）弧度的方向上。
2．一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距为50cm，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮斑的直径是cm，则光波波长为（
）nm。
3．已知闪耀光栅的闪耀角为15o，光栅常数d=1mm，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则入射光的波长为（
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