长春理工大学专业课资料教材.docx

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长春理工大学专业课资料教材

一、概念题（共20分，每题5分）

1、辐射能2、景深3、角放大率4、正弦条件

二、填空题（共33分，每空3分）

1、反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。

2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于光学系统的像质评价。

3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着的增大而降低。

4、光学玻璃一般分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常玻璃具有低折射率低色散，通常玻璃具有高折射率、高色散。

5、现有一个厚度为，折射率的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则等效空气平板的厚度为。

6、望远系统又可称为无焦光学系统，其光焦度为。

若现有一伽利略望远镜，该系统物镜焦距，目镜焦距，则筒长为。

7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为。

8、有一相对孔径为1：

2的照相物镜，若入射光的波长为，则其物镜的分辨率为。

三、回答问题（共32分，每题8分）

1、请画出开普勒望远镜的原理光路图，并画图说明该望远镜出射光瞳的位置及大小。

2、采用的对称式光学系统能够校正哪几种几何像差？

为什么？

3、如何理解显微镜的有效放大率？

若一显微物镜上标明；，为使显微镜达到600倍的放大率，应选用多大倍率的目镜？

4、请画图说明什么是位置色差？

若一双胶合薄透镜两个透镜的光焦度分别为，材料分别为，试写出该双胶合薄透镜组满足消色差的条件。

四、计算题（共50分，每题10分）

1、已知显微镜的视觉放大率为，目镜的焦距为，求1）显微镜物镜的放大率；2）假定人眼的极限分辨率为，问使用该显微镜观察时，能分辨的两物点的最小距离为多少？

2、一光学系统由凹、凸两个反射镜构成，凹面反射镜A的焦距大小为，凸面反射镜B的焦距大小为，将两反射镜相对放置且二者相距为，将一高为的物体置于两反射镜之间，并垂直于光轴放置，且物体C离反射镜A的距离为，如图1所示，求物体先后经过A、B反射镜反射后所成像的大小及位置。

图1

3、有一望远镜，物镜最大的通光口径为，假定人眼的极限分辨率为，求该望远镜的视觉放大率。

假定该望远镜的实际放大率为，试问用多大口径的光阑孔遮盖物镜时，恰好能够使仪器的衍射分辨率与视角分辨率相等？

4、一功率为的氦氖激光器，其发光效率为，若发光面直径，发散角为，试求1）激光器的发光强度；2）激光器发光面的光亮度；3）激光束在远处屏幕上产生的光照度。

5、一架幻灯机的投影镜头，屏幕距离投影镜头远，当屏幕由位置处移至位置处时，试求投影镜头应需要移动多大的距离？

移动方向如何？

五、试分析图2所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5分）

图中轴方向代表光轴方向，轴方向代表平行于棱镜主截面的方向，轴方向代表垂直于棱镜主截面的方向。

图2

六、作图题（共10分，每题5分）

如图3所示，设系统均位于同一介质空间。

题（a）求物体经系统所成的像；题（b）为一薄透镜与一凹面反射镜构成的组合系统，试画出该组合系统的像方主面。

（a）（b）

图3

一、概念题（共20分，每题5分）

1、辐射能：

以电磁辐射的形式发射、传输或接收的能量。

2、景深：

在景像平面上所获得的成清晰像的物空间深度。

3、角放大率：

在近轴区，一对共轭光线的像方孔径角与物方孔径角之比，即。

4、正弦条件：

垂直于光轴平面内两个邻近点成完善像的条件，即。

二、填空题（共33分，每空3分）

1、光学传递函数反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的细节传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。

2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于小像差光学系统的像质评价。

3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着像方视场角的增大而降低。

4、光学玻璃分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常冕牌玻璃具有低折射率低色散，火石玻璃具有高折射率、高色散。

5、现有一个厚度为，折射率的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则等效空气平板的厚度为。

6、望远系统又可称为无焦光学系统，其光焦度。

若现有一伽利略望远系统，该系统物镜焦距，目镜焦距，则筒长为。

7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为正弦差。

8、有一相对孔径为1：

2的照相物镜，若入射光的波长为，则其物镜的分辨率为。

三、回答问题（共32分，每题8分）

1、答：

孔径光阑经后面的光学系统所成的像为出瞳，图略。

2、答：

彗差、倍率色差、畸变。

因为它们皆属于垂轴像差，当光阑位于系统中间时，其前部系统和后部系统的垂轴像差大小相等，符号相反，故像差可自动校正。

3、

答：

距离为的两个点不仅应通过显微镜被放大，而且应使物体被分辨的细节能被眼睛区分开，若眼睛分辨的角距离为，则，称满足该式的视觉放大率为有效放大率。

应选用15倍的目镜。

4、答：

图略。

轴上点两种色光成像位置的差异为位置色差。

四、计算题（共50分，每题10分）

1、解：

2、解：

1）凹面反射镜的半径为，

2）物体经反射镜A所成的像的位置：

再经反射镜B所成的像的位置：

式中

3）像的大小为：

3、解：

4、解：

1）

2）

3）

5、

解：

1）

2）向左移动。

五、试分析图2所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5分）

六、作图题（共10分，每题5分）

图略

一填空题（每空1分，共20分）

1、物方主点与（）相共轭，物方焦点与（）相共轭，物方节点与（）相共轭。

2、折射角很小的棱镜称为光楔，当光垂直入射时所产生的偏向角为（）。

3、选用光学玻璃时的两个重要参数是（）和（）。

4、一般来说，消像差谱线的选择主要取决于光学系统接收器的光谱特性，应对接收器（）的谱线消单色像差，对接收器所能接收的波段范围内两边缘附近的谱线校正（）。

5、伽利略望远系统的孔径光阑是（），出瞳是（）。

6、唯一能够成完善像的光学元件是（），物体经平行平板后，其像大小不变，但是像的位置将发生移动，其轴向移动在近轴区域可以表示为（）。

7、一束光入射到平面镜上，当平面反射镜绕垂直于光轴截面的轴旋转角时，其反射光线旋转的角度为（）。

8、轴外像差中不影响成像清晰度的几何像差为（）。

9、高倍显微物镜常用浸液物镜，目的是提高显微物镜的（）。

10、通常，轴外像点的照度随着视场角的增大而（），当视场角为300时，边缘点的照度只有中心照度的（）。

11、两个光学系统联用时，一般应满足（）原则，目视光学系统中通常，其（）和眼瞳重合。

12、一物体经过一薄透镜成像，其轴上物点对透镜所张的角度为u=-0.1，轴上像点对透镜所成张角u’=0.2,则当物高为10mm时，像高等于（）。

二、回答问题（每题6分，共60分）

1、为什么在测量显微镜中，常常采用物方远心光路来提高测量精度？

并画出光路图解释其是如何提高测量精度的。

2、对于同一个透镜，分别针对黄光与绿光波长，哪个波长对应的焦距长，为什么？

如果分别使用黄光与绿光光源为显微镜照明，哪一种光源照明时显微物镜的分辨率更高，为什么？

3、如果一个人不能够看清楚0.5米以外的物体，请问他应该佩戴多少度数的眼镜？

眼镜的焦距为多少？

4、一个半径大小为100mm的凹球面反射镜，其物方和像方焦距分别为多少？

其物方和像方主点位于什么地方？

其物方和像方节点位于什么地方？

5、光亮度是怎么定义的？

对于余弦辐射体，它符合什么规律，为什么？

6、光学系统中光能损失主要包括哪些部分？

通常采用什么方法减少反射损失？

7、在惠更斯目镜中适合放置分划板吗？

为什么？

8、实验过程中使用的一根光纤，其纤芯和包层的折射率分别为1.47和1.45，若将He-Ne激光耦合进光纤，现有两种显微物镜，一种数值孔径为0.25，另一种数值孔径为0.65，你认为选哪一种比较合适？

9、请写出近轴光线追迹公式，并说明应用近轴光学光线追迹公式计算出来的像有什么实际意义？

10、一个8倍的望远镜，其物镜焦距为250mm，若用此望远镜观察望远镜前12m的物体，问目镜需调节多少视度？

三、计算题（每题10分，共50分）

1、有一个开普勒型望远镜，孔径光阑在物镜前面20mm处，孔径光阑直径为20mm，用仪器测得出瞳直径为4.0mm，目镜焦距为20mm，

（1）如果采用加场镜的方法使系统的出瞳距离达到25mm，问应加入什么样的场镜？

（2）为了看清近处距离处的细小物体，可在起前面附加一薄透镜，构成一个组合系统，设要观察的细小物体距离附加薄透镜200mm，问附加薄透镜的焦距应为多少？

整个组合系统的焦距为多少？

2、一个各向均匀发光的灯泡，其发光效率为20lm/W，发出的光通过一个与之距离150mm处的聚光镜后，照明15m远直径为3.0m的圆，忽略聚光镜的光能损失，如果要求照明面上的平均光照度为50lx，问聚光镜的焦距应该为多少？

灯泡的功率应该为多大？

3、显微镜目镜的视觉放大倍率为10倍，物镜的垂轴放大倍率为-4倍，数值孔径为0.1，物像共轭距为180mm，物镜为孔径光阑，试求：

（1）显微镜的总体视觉放大倍率；

（2）出射光瞳的位置和大小；

（3）物镜和目镜的通光孔径（设物体2y=8mm,允许边缘视场渐晕50%）。

4、有一个位于空气中的薄透镜，焦距为200mm，现在把它浸没在水中，求此透镜在水中时的焦距为多少？

光焦度为多少？

（假设透镜材料的折射率为1.5，水的折射率为1.3333）

5、某照相物镜（可看作薄透镜），口径为25mm，焦距为50mm，接收器为靶面尺寸的CCD，求照相物镜的最大视场多少？

在照相物镜和底片均不动的条件下，若允许轴上物点在焦平面上的弥散圆直径最大为0.1mm，求此时所对应的最近物距为多少？

四、作图题（每题10分，共20分）

1、一个由物镜，翻转反射镜和五角屋脊棱镜组成的单镜头照相机取景器，已知物为右手坐标系，相机镜头对物体成倒立的像，试判断经过该取景器后的像的坐标系。

2、求像A’B’的物

长春理工大学2009年工程硕士研究生考试试题

考试科目应用光学100分专业光学工程

请考生将所有答案都答在考场上发的答题纸上第1页/共1页

一、回答问题（共40分，每小题4分）

1、请画出开普勒望远系统的原理光路图，若物镜焦距，目镜焦距，请问该系统的视觉放大率为多少？

2、轴上一实物点经薄透镜成一实像点，现将一厚度为，折射率为的平行平板垂直于光轴插入自透镜出射的光路之中（即平行平板位于薄透镜与像点之间），请问插入平行平板前后像点的位置是否发生改变？

为什么？

3、显微镜的视觉放大率越大，其物空间的线视场越大。

请问这句话对吗？

为什么？

4、物体通过透镜成一虚像，请问用屏幕是否可以接收到该虚像？

为什么？

如果用人眼观察是否可以观察到这个虚像？

5、请写出七种几何像差。

若设计消色差显微物镜应该校正哪几种像差？

6、生物显微镜多用于观察透明标本，请问透明物体的照明方式通常有哪两种？

各自有什么特点？

7、常见的透射光学材料有哪几类？

造成光学系统光能损失的主要因素有哪些？

8、请问什么是斯托列尔准则？

能够用斯托列尔准则对望远物镜进行系统像质评价吗？

9、请写出望远系统及照相系统分辨率的公式。

10、请画图说明什么是细光束像散？

若系统中存在较大的像散将会对系统产生什么样的影响？

二、计算题（共50分，每小题10分）

1、设一平凹薄透镜的像方焦距，折射率，现将该透镜水平放置且凹面向上，并在凹面内注满清水，若水的折射率，试求此系统的光焦度。

2、用一个视觉放大率倍的开普勒望远镜（光学间隔）观察系统前的一个物体，该物体离物镜前焦点的距离为，若将目镜向后移动则可使物体发出的光