考研应用光学北京理工大学.docx

1、考研应用光学北京理工大学说明：以下内容是由我个人整理的北京理工大学应用光学考研专业 课历年真题中的问答题部分的一些题目，仅供需要的同学参考。由 于时间当时较紧，有些地方可能会有错误。其中每个问题后【】里 面的数字代表考试中出现的次数。1.什么叫做 “理想光学系统 ”?共轴理想光学系统还具有那些 性质？ 【 2】物象空间符合“点对应点，直线对应直线， 平面对应平面“成像关 系的光学系统称为“理想光学系统” 。性质 : （1）位于光轴上的物点其像点一定位于光轴上。（2）位于过光轴某一截面的物点，其像点也在该平面内。（3）过光轴的任意截面的成像性质都相同。（4）垂直于光轴的同一平面的物所成的像，其几

2、何形状与 物完全相似。（5）位于垂直于光轴的同一平面内共轭像面也垂直于光轴（6）如果已知两对共轭面位置和放大率；或者一对共轭面 的位置和放大率， 以及轴上两对共轭点的位置， 则其他一切像点都可 以随之确定。2.什么叫做“目视光学仪器的视度调节？什么叫近视眼 ?什么叫远视眼？对于近视眼和远视眼应该分别如何调节？ 【2】为了使目视光学仪器能够适应各种不同视力人的使用，可以改变 目镜的前后位置， 使仪器所成的像不在无限远处， 而是位于目镜的前 方或后方的一定距离上，以适应近视或远视的需要，这就是“目视光 学仪器的视度调节”。只能看到有限远物体的眼睛叫近视眼；近视距离在明视距离之外 的眼睛叫远视眼。近

3、视眼戴负透镜，远视眼带正透镜。对于近视眼，目镜向前调节；对于远视眼，目镜应向后调节。3.什么时棱镜的展开？在应用棱镜展开时， 为了使棱镜和共 轴球面系统组合后仍能保持共轴球面系统的特性， 棱镜的结 构必须满足哪两个要求？ 【4】 把棱镜的主截面沿着它的反射面展开，取消棱镜 d 反射，以平行玻 璃板的折射代替零件折射的方法称作“棱镜的展开” 。 要求：(1)棱镜展开后入射面和出射面平行(2)如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射面和 出射面垂直。4.什么叫“孔径光阑”？什么叫“视场光阑”？ “孔径光阑”：限制进入光学系统成像光束孔径的光阑。 “视场光阑”：限制成像范围的光阑。5.通过望远

4、镜时人眼的主观光亮度与人眼直接观察时有什 么区别 ?【 3】当观察发光点时，通过望远镜观察人眼的主观光亮度增加。 当观察发光面时，通过望远镜观察人眼的主观光亮度降低。6.什么叫做“子午面”？什么叫做“弧矢面”？ 由主光线和光轴决定的平面称为子午面 过主光线而且与子午面垂直的平面称为弧矢面7.什么叫光亮度？什么叫光出射度？二者描述的发光特性 有什么不同？光亮度： 发光面在给定方向上单位投影面积， 单位立体角内的 光通量。光出射度：发光面单位面积上的光通量不同点： 光亮度表征了发光表面不同位置， 不同方向上的发光 特性，而光出射度只表征了不同位置的发光特性， 而与发光方向无关。8.照相物镜在没有渐

5、晕的条件下， 轴外点的光照度与轴上点光照度存在何种关系？ 【2】没有渐晕时，两者关系位 E Eo cos40Eo表示轴上点光照度， E 表示轴外点光照度， 0表示像方视场角。9.什么叫场镜？它的作用是什么？ 【4】 和像平面重合或者很靠近像平面的透镜称为“场镜” 。 场镜作用：改变成像光束的位置， 以减小后方光学零件的尺寸， 而不改变系统的光学特性。10.试阐述望远镜的工作原理。 望远镜是将无限远处的物成像在无限远处的无焦系统。 无限远 的物经过物镜后成像在物镜的像方焦平面上， 而且镜的焦平面与物镜 的像方焦平面重合，从而出射平行光，满足目视光学仪器的需求。11.什么叫全反射现象？满足全反射现

6、象的两个条件是什么？ 【3】光线由光密介质进入光疏介质时， 当入射角大于临界角时， 折 射光线不再存在，入射光线全部反射。这样的现象称为全反射。条件： (1) 光线由光密介质进入光疏介质(2) 入射角大于临界角12.符号等光程条件的二次反射曲面有哪些？说明它们分别 对哪些点符合等光程。(1)椭球面:对两个焦点符合等光程条件(2)双曲面:对内焦点和外焦点符合等光程条件(3)抛物面:对焦点和无限远轴上点符合等光程条件13.写出进轴光学的基本公式，进轴光学基本公式有什么实 际意义？ 【2】基本公式： n n n nl l r实际意义： (1) 用它计算的像衡量实际光学系统的成像质量(2) 用它近似地

7、表示实际光学系统所成像的位置和大小14.单个折射球面的主平面、焦点和节点分别位于什么地方？ 【3】nr , f nrn n n n单个折射球面的主平面在顶点处， 焦点： 节点在球心。15.焦距和像方焦距满足什么关系？f nfn16.什么叫节平面？节平面有什么性质？ 角放大率等于 1 的一堆共轭面称为节平面； 节平面的出射光线 与入射光线平行。17.什么叫屋脊面？什么叫屋脊棱镜？屋脊棱镜有什么作用？ 【2】两个相互垂直的反射面叫屋脊面； 带有屋脊面的棱镜叫屋脊棱 镜；屋脊棱镜不改变光轴的方向和平行于主界面的像的方向， 只改变 垂直于主截面方向上像的方向。18.什么叫物方远心光路？什么叫像方远心光

8、路？它们分别 有什么作用？ 【6】孔径光阑位于物镜后焦面上， 入瞳位于无穷远处。 这样的光路 称为“物方远心光路”。用于消除由物平面位置误差引起的测量误差。孔径光阑位于物镜前焦面上， 出瞳位于无穷远处。 这样的光路 称为“像方远心光路” 。用于消除相面和标识分划刻线不重合而造成 的测量误差。19.造成光学系统中光能损失的原因有哪些？通常采用什么 方法减少反射损失？ 【 2】吸收损失，反射损失。镀增透膜。20.什么叫望远镜的有效放大率？ 【 3】 当望远镜的视角分辨率与衍射分辨率相等时， 此时的望远镜放 大率称为有效放大率。21.什么是理想光学系统的分辨率？它等于什么？某照相物 镜的相对孔径为

9、1/4 ，该照相物镜的理想分辨率为多少？ 【3】 两个衍射像间所能分辨的最小间隔称为理想光学系统的分辨率。等于中央亮斑的半径： R 0.61 n sin umax1 1500F f /D 4 则分辨率 N 375lp /mm1.22 F F22.什么是光出射度？什么是光照度？什么叫全扩散表面， 它的光亮度与什么有关？ 【2】 光出射度：发光表面单位面积发出的光通量 光照度：被照表面单位面积所接收的光通量。全扩散表面： 被照表面各个方向上的光亮度相同的表面， 其光 亮度： L E ，则光亮度与光照度 E 和反射系数 有关。23.孔径光阑的作用是什么？什么叫入瞳和出瞳？ 【3】限制进入光线系统成像

10、光束的孔径 入瞳 :孔径光阑在系统物空间所成的像 出瞳：孔径光阑在系统像空间所成的像24.什么叫“临界照明”？什么叫“柯勒照明”？它们有什 么区别 【3】 把光通过聚光照明系统成像在照明物面上的叫“临界照明” 把光源的像成在后续物镜的入瞳面上，称为“柯勒照明” （定义里包含区别）25.什么叫“畸变” ，它与什么因素有关？ 【2】整个物平面能成一清晰的像， 但像的大小和理想像高不等， 整 个像发生了变形，这就是畸变。畸变与视场有关。26.红光和紫光哪种波长长？对于同一个透镜，红光与紫光 哪个的焦距长？ 【3】红光波长长；红光焦距长，因为同一透镜对紫光的偏折更大。27.什么叫“人眼的视见函数”？在

11、哪种波长下人眼视见函 数等于 1？ 【2】人眼对不同波长辐射的敏感度差别定义人眼的视见函数 V( );V (555) 1。28.什么叫“景深”？景深与焦距和相对孔径有什么关系？ 能在像平面上获得清晰像的物空间深度叫景深。公式为：1 1 2Z 1 1 2Z 1 1( ) ( 2 )l1 l2 D l f (D / f ) f 2 lf 可见景深与焦距成反比关系，与相对孔径成反比关系。29.望远镜的垂轴放大率、角放大率和视放大率有什么关系？ 【2】1 ( 为视放大率， 为角放大率， 为垂轴放大率)30.什么叫“人眼的视角分辨率”？它等于什么 ?【 3】人眼刚能分辨的两物点对人眼的张角称为人眼的视角

12、分辨率。 人眼对两物点的分辨率为 =60 ，对两直线的分辨率为 =1031.像方焦点与谁共轭？焦点与谁共轭？无限远物点；无限远像点32.几何光学中为什么要规定符号规则？(1)为了采用纯数学的方法描绘光学系统的结构， 光线的空间位 置以及光学系统物像关系的相对位置和大小。(2)为了使公式普遍用于各种情况33.什么叫显微镜的数值孔径？如果视放大率为 50 的显微 镜的出瞳直径为 2mm ，问其物镜的数值孔径为多少？NA n sin umax 称为显微镜的数值孔径。D 2*50由 NA= 知 NA= 0.2500 50034.对于一灯丝面积为 10mm*10mm 的单面发光体，如果要达到 2000l

13、m 的光通量，则其平均光亮度应为多少？4 6 2由 LS 知 L 200/( *10 4) 6.37*10 6 cd/ m235.当人眼由观察远距离目标转变为观察近距离目标时，人 眼进行了什么调节？人眼光学系统的焦距发生了什么变化？ 视度调节；焦距变短36.各类目视光学仪器必须满足的共同要求是什么 ?(1) 扩大视角 (2) 平行光出射37.普通照相机镜头上标注的光圈数 5.6 、8、11 等指什么？ 在曝光时间相同的条件下， 以上三种光圈哪一种曝光量最大。 【2】光圈数 F= f ，表示相对孔径分别为 D/f =1:5、.61:8、1:11;曝光 量 H=E*t,其中E 14 L( Df )

14、2所以光照度 E (Df)2。当t 相同时，相对孔 径 D/f 越大，曝光量越大，故 F=5.6 的光圈曝光量最大。38.照相物镜的目视分辨率怎样表示？写出它的公式并说明 照相物镜目视分辨率收什么制约？N 1500/ F (lp / mm) F f /D 故照相物镜的视分辨率受到相对 孔径大小的限制。39.光线的概念有什么特点？(1)光线和几何线具有完全相同的性质(2)光线具有方向 (3)光线垂直于波面40.共轴球面系统的像方主平面和像方焦点怎么确定？ 【2】一条平行入射光线经过共轴球面系统， 其出射光线与入射光线 延长线的交点， 过这个交点向光轴作一个垂直的平面， 则该平面即为 像方主平面；

15、出射光线与光轴的焦点几位像方焦点。41.用作图法求光学系统的理想像时通常采用哪三条特殊光 线？(1)通过焦点的光线，共轭光线为平行于光轴的出射光线。 (2)通过物点平行于光轴入射的光线，其共轭光线经过像方焦点。 (3)通过节点的光线，其出射光线过像方节点，且平行于入射光线 物点位置坐标为物点到主平面的距离， 像点位置坐标为像点到像方主 平面的距离。42.显微镜为什么能够观察细小的物体？ 显微镜将微小物体的尺寸放大， 并成像在目镜的像方焦平面上， 目镜又对该像进行视角放大， 这样经过两级放大作用， 我们就可以看 到微小的物体了。43.单个平面镜成像有什么性质？ (1)单个平面镜能使整个空间理想成

16、像， 物点和像点对平面镜对 称。(2)物和像大小相等， 但形状不同， 物空间的右手坐标系在像空 间为左手坐标系。(3)当像保持入射光线的方向不变时， 而使平面镜绕与入射面垂 直的轴旋转 角时出射管线转动 2 角。44.用屋脊面代替一个反射面，物空间坐标和像空间坐标之 间有什么关系？【 2】光轴的方向和棱镜主截面内像的方向保持不变， 在垂直于主截面的方向上的像将发生颠倒。45.什么叫轴外子午像差？ 不同宽度子午场曲 XT 和细光束子午场曲 xt之差 (XT xt),代表 了细光束和宽光束交点前后位置差，叫轴外子午球差。46.由两个薄透镜组组成的系统，如果两透镜组之间的距离 为 0 ，则总光焦度和

17、两透镜的光焦度有什么关系？总 = 1 247.伽利略望远镜有什么优点和缺点？ 优点：成正向，不用安装倒像系统 缺点：不能安装分划板，不适合军用，视放大率受到物镜的口 径影响，只有 2-3 倍。48.平行玻璃板有什么成像特性？ 使像面发生移动，但不改变光学特性。49.朗伯发光体(余弦辐射体) ，它符合什么定律？【 2】I I 0 cos50.什么是相对折射率，什么是绝对折射率？二者之间有何 关系？一种介质相对于另一种戒指的折射率叫相对折射率； 一种介质 相对于真空的折射率叫绝对折射率。 n12 n2 / n1表示介质 2对介质 1 的 折射率。51.人眼由那两类调节功能，各有什么含义？ (1)视

18、度调节和瞳孔调节(2)为了看清物体， 眼睛自动改变焦距的这个过程， 称为眼睛的 视度调节。眼睛虹膜自动改变瞳孔大小，以调节进光量，称为人 眼的瞳孔调节。52.轴上像点有哪两种像差？ 球差和轴向色差53.投影系统一般分为那两大部分？它们的作用分别是什么？ (1)照明系统和投影系统 (2)照明系统的作用是把光源的光通量尽可能多的聚集到投影 物镜中去， 并使投影物镜照明均匀。 投影物镜的作用是把投影物体成 像在屏幕上，并保证成像清晰，物像相似。54. 两个分系统构成的组合系统的 MTF ？ MTF MTF1 MTF255.什么是宽光束(轴外)子午场曲？除场曲外其他像差都 不存在时，光束和像面有什么特

19、点？子午光线对的交点 BT 离理想像平面的轴向距离 X T 表示此光线 对交点与理想像平面的偏离程度，称为“宽光束子午场曲” 。只存在场曲时，整个光束交于一点，但交点与理想像点不重合， 每个物点都得到一个清晰的像点，但整个像平面并不在一个平面上。56.某人远点距离在眼镜前方 0.5m 处，若他眼睛的最大调 节范围为 -10 视度，问它的近点距离是多少？11SD - ，l远 =-0.5m, 则l近 =-0.083m=-83mml 近 l远57.什么叫渐晕？斜光束的宽度比轴上点光束宽度小， 因此像平面边缘部分比像 平面中心暗， 这种现象称为渐晕。 轴上光束口径为 D,视场角为 的斜 光束在子午截面

20、内的光束宽度为 D ，则线渐晕系数为 KD DDD58.一球形灯泡直径为 10cm ，各项均匀发光，若发光强度 为 157cd ，问灯泡的平均光亮度为多少？59.显微镜物镜的垂轴放大率大于还是小于 0 ？其绝对值大于还是小于 1?所要观察的物体位于哪个区域？显微镜物镜的垂轴放大率 0 ，其绝对值 | |1。物体位于一倍焦距和两倍焦距之间60.什么是出瞳距离 ?什么是眼点距离？ 边缘视场出射光束的中心光线和光轴的交点称为眼点， 眼点到 系统最后一面的距离称为眼点距离； 出射主光线与光轴的交点与系统 最后一面的距离称为出瞳距离。61.在照相机，开普勒望远镜和普通显微镜三种光学系统中， 视场光阑分别位于何处？照相机视场光阑是相片底框， 开普勒望远镜视场光阑在物镜像 方焦平面处。普通显微镜视场光阑在物镜后方焦平面处。