完整版光学仪器基本原理习题及答案Word格式文档下载.docx
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当s=﹣25cm时s=﹣100cm﹦﹣1m
11
14ss1.000.25
3D300度
3．一照相机对准远物时，底片距物镜
㎝，求目的物在镜前的最近距离？
18㎝，
当镜头拉至最大长度时，底片与物镜相距
20
0.18m.
0.20m
照相机成像公式：
0.18
0.20
0.556
s1.8m
目的物在镜前的最近距离为
1.8m
4．两星所成的视角为8′，用望远镜物镜照相，所得两点相距1㎜，问望远镜物镜的焦距
时多少？
16mmf2
4mm
f31.9mms
160mm
u40.0667
已知60l1mm0.001ml0.001
f0.8594m
tanutan0.667
5．一显微镜具有三个物镜和两个目镜。
三个物镜的焦距分别为16㎜、4㎜和⒈9㎜，两个
目镜的放大本领分别为5和10倍。
设三个物镜造成的象都能落在象距为160㎜处，问这显微镜的最大和最小的放大的放大本领各为多少？
M110M210
M目
因为放大本领
分别计算：
116mm
160
16
550
16mmM目
10
100
4mmM目
5200
14mm
10400
1.9mmM目
1.9
5421.01
1.9mmM目10
842.10
显微镜Mmin
50Mmax
目镜焦距为2㎝，两镜间距为22㎝。
观察者看到的象在无
6．一显微镜物镜焦距为0.5㎝，穷远处。
试求物体到物镜的距离和显微镜的放大本领。
已知：
显微镜f物0.5cm.
目2cmL22cm
sf物0.5cm
25L
2522
f1f20.52
550
8．已知望远镜物镜的边缘即为有效光阑，试计算并作图求入射光瞳和出射光瞳的位置。
解：
有效光阑是在整个光具组的最前面，所以入射光瞳和它重合，其大小就是物镜的口径，位置就是物镜所在处。
而有效光阑对于后面的光具组所成的像即为出射光瞳，即l1对l2成的像为出射光瞳
1
又-s
f'
1（f
2），f'
1f2，而s'
f'
2s
2f'
f
s'
s
f2f'
1y'
s'
y
f2y
2y
即
s
，s
9．组成题4.9图的简单望远镜中各薄透镜的参数为L1:
f1=10㎝,D1=4㎝;
L2:
f2=2㎝,D2=1.2
㎝;
L3:
f3=2㎝,D3=1.2㎝.计算该系统出射光瞳的位置和大小。
10cm2cm
D2
D3
D1
L2
L3
题4.9图
已知f1
10cm
4cm
f2cmD2
1.2cmf2cm
D31.2cm
望远镜中物镜是
有效光阑和入射光瞳，
它被后面光具组
O2和O3共轴组成
所成的像为出
射光瞳
由逐次成像得：
s2
f2
s3
f3
由图示题意得：
s22cmf2
f32cm
s22
2
22
s32
2cm4mm
即出射光瞳在3右方4mm处。
其大小为
d
f3d1
8mm
f11
讨论分析：
O2的作用：
O2位于O1后焦面上。
将望远镜观测物无穷远来的光会聚成一点。
成为O3在物焦平面上的物点，成为O3的物镜，分别把宽光束变成细光束。
10．有一光阑直径为5㎝，放置在薄透镜后3㎝处。
透镜的焦距为5㎝，孔径为6㎝。
现有一高为3㎝的物PQ置于透镜前12㎝处。
要求：
⑴计算对主轴上P点的入射光瞳和出射光瞳的大小和位置；
⑵找到象的位置；
⑶作光路图。
y3cms12cmD16cm光阑孔径D5cmf5cm
sf
12
60
8.571cm
薄透镜成像：
7
3
15
yy
cm
像方：
依题意分析，在透镜后
3cm处有效光阑的孔径为D，根据相似三角形对应边成比例的关系
65.57
8.57
3.90cm
68.578.57
D8.5735.57
而实际光阑的孔径为5cm。
所以现有小光阑AB对光束不加限制，不是有效光阑。
只有透镜为有效光阑。
透镜本身是入射光瞳也是出射光瞳。
11．题4.11图中的H、H'
为光具组的主点，F、F'
为焦点，E为对于物点P的入射光瞳，EO为其半径。
已知EO＝2㎝，HP＝20㎝，HF＝15㎝，HO＝5㎝，H′F′＝15㎝，HH′＝5㎝，物长PQ＝0.5㎝。
作光路图并计算：
⑴象的位置；
⑵象长；
⑶入射孔径角；
⑷P点
的出射光瞳半径和出射孔径角。
（2）
（3）
（4）
（1）s1
y'
s1
题4.11图
H'
F'
?
O'
f1
s,所以EO2-1PO-1u=tg-1=tg-1
111
s2s2f2
所以出射光瞳的位置：
出射光瞳半径：
出射光瞳孔径角：
其中
P'
=15cm,s=-20cm,所以s'
1=60cm，
y1
s1=-1.5
35
15cm
s2HO5cm
7.5cm
E'
R=
u'
tg
2s'
2y2
1E'
tg
3cm
13
67.52°
32′
267.5cm
12．一灯（可认为是点光源）悬在圆桌中央的上空，桌的半径为
最大的照度，灯应悬在离桌面中心多高出？
R，为了使桌的边缘能得到
设灯应悬在离桌面中心的高度为
h，半径为
R的桌的边缘能得到最大的照度。
E
由照度公式
Icos
l2
h2
r2
h
cos
l
Ih
E22h2R2l
h2R22
R22
为求最大值令
dE
dh
IR22h2h2R2h2R2
R22h20
13．焦距为20㎝的薄透镜，放在发光强度为15cd的点光源之前30㎝处。
在透镜后面80㎝处放一屏，在屏上得到明亮的圆斑。
求不计透镜中光的吸收时，圆斑的中心照度。
f120cmI
RRs
15cd
30cmR80cm
由薄透镜成像公式
：
f可知发光点P经薄透镜L成的像点P位于
sf20
30
600
60cm
sf203010
设透镜面积为S，通过透镜的光通量为，依题意得，
设透镜对物亮点
P张的立体角为d，亮斑对象点P张的立体角为d
。
由照度定义可知：
Id
IR02
R2
IR2
IRR22
602
302
154
60cd
0.202
1500lx
0,cos
14．一长为5㎜的线状物体放在一照相机镜头前50㎝处，在底片上形成的象长为1㎜。
若
底片后移1㎝，则象的弥散斑宽度为1㎜。
试求照相机镜头的F数。
已知s50cmy5mm0.5cmy1mm0.1cm
底片后移s1cm，像的弥散斑宽度d1mm0.1cm
df
ysy
0.1
0.5
50
sy
5010
6
f
ss
1050
500
dd
由图示可知三角形相似的关系有
101cm
F
8.33cm
15．某种玻璃在靠近钠光的黄色双谱线（其波长分别为589nm和589.6nm）附近的色散率
dn／dλ为﹣360㎝﹣1，求此种玻璃制成的能分辨钠光双谱线的三棱镜，底边宽度应不小于多
少？
钠光双线
15890A，25896A
dn
360cm
BC
BC为
棱镜底边宽
度589.65890.6nm
dn0.63602.73cmd
16．设计一块光栅，要求⑴使波长
600nm的波长第二级谱线的衍射角小于
30°
，并能分辨
其0.02nm的波长差；
⑵色散尽可能大；
⑶第三级谱线缺级。
求出其缝宽、缝数、光栅常量
和总宽度。
用这块光栅总共能看到600nm的几条谱线？
600n
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