光学设计cad答案三.docx
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光学设计cad答案三
光学系统设计（三）
一、单项选择题（本大题共20小题。
每小题1分，共20分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．系统的像散为零，则系统的子午场曲值（）。
A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断
2．双胶合薄透镜组，如果位置色差校正为零，则倍率色差值为（）。
A.大于零B.小于零C.等于零D.无法判断
3．下列像差中，对孔径光阑的大小和位置均有影响的是（）。
A.球差B.彗差C.像散和场曲D.畸变
4．除球心和顶点外，第三对无球差点的物方截距为（）。
A.
B.
C.
D.
5．下列像差中，属于轴外点细光束像差的是（）。
A.球差B.子午彗差C.子午场曲D.畸变
6．瑞利判据表明，焦深是实际像点在高斯像点前后一定范围内时，波像差不会超过（）。
A.
B.
C.
D.
7．对于目视光学系统，介质材料的阿贝常数定义为（）。
A.
B.
C.
D.
8．
玻璃和
玻璃属于（）。
A.冕牌玻璃和火石玻璃B.火石玻璃和冕牌玻璃
C.均属火石玻璃D.均属冕牌玻璃
9．在ZEMAX软件中进行显微物镜镜设计，输入视场数据时，应选择（）。
A.Angle（Deg）B.ObjectHeightC.ParaxialImageHeightD.RealImageHeight
10．在ZEMAX软件中表示传递函数的是下列的哪个缩写图标（）。
11．下列各镜头中，在进行设计时，应采用正追光线的是（）。
A.惠更斯目镜B.望远物镜C.显微物镜D.冉斯登目镜
12．一般的负透镜产生的场曲值为（）。
A.正值B.负值C.零D.无法判断
13．一激光扩束器应主要校正的像差是（）。
A.色差B.彗差C.球差D.畸变
14．所有的反射镜均不需校正（）。
A.场曲B.畸变C.球差D.色差
15．对于一轴外物点，一般光学系统在像面上的各种像差综合的结果是（）。
A.圆形的弥散斑B.不规则形状的单色弥散斑
C.彩色的弥散斑D.不规则形状的彩色弥散斑
16．与弧矢平面相互垂直的平面叫作（）。
A.子午平面B.高斯像面C.离焦平面D.主平面
17．下列软件中，如今较为常用的光学设计软件是（）。
软件软件软件软件
18．光学传递函数的横坐标是（）。
A.波长数B.线对数/毫米C.传递函数值D.长度单位
19．星点法检验光学系统成像质量的缺陷是（）。
A.不方便进行，步骤复杂B.属主观检验方法，不能量化
C.属客观检测方法，但精度低D.计算复杂，应用不便
20．按照道威判断，显微镜的分辨率公式为（）。
A.
B.
C.
D.
二、填空题（本大题11小题。
每空1分，共20分）
请在每小题的空格中填上正确答案。
错填、不填均无分。
21.一齐明透镜，第一面曲率半径
，物点位于第一面曲率中心处，第二面满足齐明条件。
若该透镜厚度d=5mm，折射率n=，位于空气中，则第二面半径为，该齐明透镜的垂轴放大倍率为。
22.一个完全对称式光学系统，若垂轴放大率
，则轴向像差为系统半部像差的。
23.若一个光学系统的畸变可以写做Δy=
ΔZ=0，则其相对畸变
。
24.消场曲的方法主要有、、等。
25.反射棱镜用于平行光路中，相当于，各像差值均零。
26.在七种几何像差中，不影响成像的清晰度的是，仅与孔径有关的像差是、。
27.在轴外像差
特性曲线中，若一圆滑曲线关于
轴完全对称，则系统的细光束子午场曲
。
28.只含初级和二级球差的望远物镜，校正球差后，使边缘光球差
，其边缘带高级球差为0.5mm，则
，为使波像差最小，离焦后其最佳像面应位于理想像点侧毫米处。
29.反射棱镜处于会聚光路中，除，其它像差均存在。
30.波像差的参考波面是，波像差的大小在处度量。
31.相对孔径是F数的。
三、名词解释（本大题共5小题。
每小题2分，共10分）
32．齐明点：
33．正弦差：
34．匹兹伐尔场曲：
35.离焦：
36．余弦定律：
四、简答题（本大题共6小题。
每小题5分，共30分）
37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响为什么
38．在系统中加入场镜，是否会对像的大小和方向产生影响为什么
39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差，为什么
40.什么是正弦条件和赫歇尔条件它们有什么关系说明了什么
41.当光学系统仅存在初级彗差时，其成像光束形状如何有何特点
42.消像差谱线的选择有何原则
五、综合应用题（本大题共2小题。
每小题10分，共20分）
43.一双胶合望远物镜，
，
，若只含初级球差和二级像差，边缘带球差为零0。
707带三个面的球差分布系数分别为：
123
：
求：
1）该物镜的初级球差有多大
2）若最大球差允许不大于6倍焦深，物镜的球差是否超差
3）物镜的二级光谱有多大
44.在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜，其两半径相等，光阑与薄透镜重合，系统对无限远物体成像，试分析该光学系统的像差特性。
光学系统设计（三）
参考答案及评分标准
一、单项选择题（本大题共20小题。
每小题1分，共20分）
题号
1-5
6-10
11-15
16-20
答案
DCBAC
CAABD
BBCDD
ACBBA
二、填空题（本大题11小题。
每空1分，共20分）
21.-60mm、倍23.
24.使用弯月形厚透镜、系统中正负透镜分离、正负透镜分别选用较高和较低折射率的材料、将像面做成曲面补偿场曲
25.平行平板、等于26.畸变、球差、位置色差
、前、
29.场曲30.理想球面波、出瞳
31.倒数
三、名词解释（本大题共5小题。
每小题2分，共10分）
32．齐明点：
对于单个折射球面，当物距满足
时，像距为
，此时不产生球差值，称该对共轭点为不晕点或齐明点。
评分标准：
答对主要意思得2分。
33．正弦差：
正弦差是轴外小视场成像的宽光束的不对称性的量度，其表达公式为
。
评分标准：
答对主要意思得2分。
34．匹兹伐尔场曲：
理想的平面物体所产生的理想像为有一定弯曲程度的曲面，称为匹兹伐尔像面，或匹兹万像面，该像面的场曲值称为匹兹伐尔场曲或匹兹万场曲。
评分标准：
主要意思正确得2分。
35．离焦：
为了获得最佳像面，将实际像面沿理想像面向前或向后移动一定距离的过程称为离焦。
评分标准：
主要意思正确得2分。
36．余弦定律：
光学系统对无限接近的两点成完善像的条件称为余弦条件，其表达公式为
。
四、简答题（本大题共6小题。
每小题5分，共30分）
37．孔径光阑的直径对畸变是否有影响为什么
答：
孔径光阑的直径对畸变没有影响，其位置对畸变有影响，因为畸变是主光线像差，而主光线仅与入瞳中心有关，与入瞳大小无关。
38．在系统中加入场镜，是否会对像的大小和方向产生影响为什么
答：
因为物点与像点重合在场镜平面，所以
，像的大小和方向均不发生改变。
像差方面除场曲和畸变外，其余像差为零。
39．在光学系统的近轴区是否存在位置色差，为什么
答：
在光学系统近轴区仍存在初级位置色差。
因为即使在光学系统的近轴区，F光与C光的理想像点在光轴上并不重合，其差值称为初级位置色差。
40.什么是正弦条件和赫歇尔条件它们有什么关系说明了什么
答：
正弦条件是垂轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为
；而赫歇尔条件是沿轴小线段能够完善成像的条件，其表达公式为
。
它们的表达公式相互矛盾，说明不能够同时满足，即不存在一个光学系统能够对整个空间完善成像。
41.当光学系统仅存在初级彗差时，其成像光束形状如何有何特点
答：
彗差形状类似于彗星状，故名彗差。
当系统仅存在初级彗差时，有如下特点：
（1）子午彗差是弧矢彗差的3倍，即
；
（2）彗差轮廓相切于两条夹角为60度的直线；
（3）彗差顶点处能量较为集中，越往外能量越涣散。
42.消像差谱线的选择有何原则
答：
应对接收器最敏感的谱线消单色像差，对接收器能接受的波段范围两边缘附
近的谱线校正色差。
五、计算题（每题10分，共20分）
43.一双胶合望远物镜，
，
，若只含初级球差和二级像差，
边缘带球差为零0。
707带三个面的球差分布系数分别为：
123
：
求：
1）该物镜的初级球差有多大
2）若最大球差允许不大于6倍焦深，物镜的球差是否超差
3）物镜的二级光谱有多大
解：
1）
；
；
初级球差为
；
2）光学系统带的球差为：
初级球差为
=
，所以可求得
=
，
6倍焦深
=
，
，故未超差。
3）二级光谱为：
44.在球面反射镜的球心处放一弯月薄透镜，其两半径相等，光阑与薄透镜重合，系统对无限远物体成像，试分析该光学系统的像差特性。
答：
1）对于弯月镜，
光阑与薄透镜重合
剩余
、
2）对于球面反射镜，本身无色差，即
光阑处于球心
，剩余
、
3）系统像差情况：
可使弯月镜和球面反射镜的球差相互补偿，保证系统的
，同时
，仅剩余
，
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