作业参考答案课件

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,作业参考答案,*,课堂练习一（第一、二章）,一、名词解释：,,物空间、像空间，共轴球面系统，近轴成像条件，垂轴放大率,,二、多项选择,,1、下列各种情况中，经光学元件能完善成象的有＿,A、C,＿Ａ.有限大小的物置于平面镜前 Ｂ.平行光射向球面反射镜,,Ｃ.旋转椭球面一焦点处放置一点光源 Ｄ.有限大小的物置于薄透镜前,,２、关于大Ｌ、小ｌ公式组，下列说法中正确的有＿,A、C、D,＿Ａ.大Ｌ公式组是严格成立的，小ｌ公式组只有在近轴条件下才适用；,,Ｂ.大Ｌ公式组是推导小ｌ公式组的中间过程，在光学计算中无实际用途；,,Ｃ.大Ｌ公式组反映实际光线轨迹情况，小ｌ公式组反映理想成象情况；,,Ｄ.大Ｌ公式组多用于象差计算和分析，小ｌ公式组多用于求理想象情况３、下列各情况中，确切满足近轴成象条件的光线有＿,B,＿Ａ.有限远轴上物点发出的细光束光线 Ｂ.近轴物点发出的小孔径角光线,,Ｃ.无限远轴上物点发出的宽光束光线 Ｄ.宽口径平行光线,《工程光学》课堂练习部分参考答案,,作业参考答案,４、用大、小Ｌ公式组进行球面系统光路计算时，其截距过渡公式＿,B,＿。

Ａ.在近轴条件下严格成立，非近轴条件下近似成立；,,Ｂ.在近轴及非近轴条件下均严格成立6、平行光轴的近轴光线，经半径为r的球面折射，其像象方截距l,’为＿,C,＿A. nr/(n,’,- n) B. -nr/(n,’,- n) C. n,’,r/(n,’,- n) D. -n,’,r/(n,’,- n),,7、一物点位于球面反射镜前200mm处，成虚象于镜后600mm处，则该球面的曲率半径,,为＿,D,＿ A. 600mm B. 300mm C. -300mm D. -600mm,,三、正误判断,,１、( )如果分界面为曲面，则入射光线、反射光线和分界面上入射点处,,的法线三者不在同一平面内２、( )光线由光密射向光疏媒质且入射角等于临界角时，光线全部反射３、( )全反射优于一切镜面反射４、( )实象可以由屏幕、感光乳胶片及光电探测器来接受和记录，不能,,为人眼所观察５、( )规定光学系统的左右两边分别为物空间和象空间６、( )光学系统的轴向放大率恒为正值×,×,×,√,×,×,,作业参考答案,四、计算,,1、P.17 第6题,（ ）,,2、P.17 第7题,（平面后,17.43 mm,处，像高-0.7143,,mm。

3、在一张报纸上放一平凸透镜，透镜的厚度为９mm当平面朝上时，报纸,,上字的虚象在平面下６mm处，凸面朝上时，字被放大一倍，求该透镜的,,折射率及球面曲率半径n=1.5 , r=,,-6,,mm ),,4、一个玻璃球直径为400mm，玻璃折射率为1.5，球中有两个小气泡，一个,,在球心，一个在二分之一半径处沿两气泡连线方向，在球的两边观察,,这两个气泡，它们之间的距离为多少？,,（从左边观察： 从右边观察： ）,,五、设计与思考,,汽车后视镜通常为球面反射镜，请描述这类反射镜,,的特点驾驶时，往往驾驶员更希望水平方向范围,,更宽，既关注公路轴线附近细节，也需了解远离轴,,线的情况，请根据这种需求设计更适用的后视镜采用变曲率柱面反射镜）,,,作业参考答案,课堂练习二（第三章）,一、名词解释：,,,焦点和焦距，主平面和主点，光焦度，光学间隔,二、正误判断,,１、( )理想光学系统的两主点是共轭的，两焦点不共轭２、( )物体经理想光学系统成像后，其像相对原物是完善和,,相似的３、( )整体处于空气中时，理想光学系统的两焦距绝对值相,,等，在其它均匀介质中则不一定。

４、( )焦距的概念是在理想光学系统理论中引入的，可在实,,际光学系统的近轴区使用５、( )实际光学系统的近轴区应该是理想光学系统６、( )光学系统的物方焦距和像方焦距总是符号相反7、( )使用作图法可以方便地画出光线在实际光学系统中的,,实际走向×,×,√,×,×,√,√,,作业参考答案,三、作图求像,A,F′,,F,H′,,H,,A,F′,,F,H′,,H,,A,F′,,F,H′,,H,,A,F′,,F,H′,,H,,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A′,A,F′,,F,H′,,H,,A′,,作业参考答案,H,Q,F,F,1,H,1,H,1,’,F,1,’,F,2,F,2,’,H,2,H,2,’,f,F’,H’,△,d,Q’,F,1,H,1,H,1,’,F,1,’,F,2,F,2,’,H,2,H,2,’,d,用作图法求以下双光组等效系统的基点、基面,,,作业参考答案,四、分析与思考,,理想光学系统成像是完善的。

由第二章知道，实际光学系统,,在近轴区成像也是完善的由此可推测：实际光学系统在近,,轴区应该具备理想光学系统的性质，应该可以找出其主点、,,焦点和焦距，请分析单个折射球面的情况，将其和理想光学系统统一起来，导出实际参数与理想系统参数间的关系r,n’,C,O,n,由：,,得：,r,n’,C,O,n,H H’,F,-,f,f ’,,作业参考答案,一、多项选择,,1、一轴外物点，用,牛顿物象公式,计算成象情况时，其物距应为＿＿＿＿Ａ.该物点到物方焦点的距离； Ｂ.该物点到物方主点的距离；,,Ｃ.第一焦点到该物点在光轴上投影点的距离；,,Ｄ.该物点在光轴上的投影点到第二焦点的距离；,,２、两个相距100mm，焦距分别为100mm和50mm的薄透镜组成的光学系统，,,其组合系统的焦距为＿＿＿＿A. 100mm B. -100mm C. 20mm D. -20mm,,３、计算多光组基点的方法有＿＿＿＿A.双光组两两组合法 B.正切法 C.截距法 D.近轴光线法,,,4、透镜的焦距与其＿＿＿＿因素有关Ａ.前后面曲率半径和间距 Ｂ.材料折射率,,Ｃ.所处介质的折射率 Ｄ.通光孔径,ABCD,A,ABC,C,课堂练习三（第三章）,,作业参考答案,二、计算,,1、P.42-4 已知一薄透镜把物体放大成-3倍投影在屏幕上。

当透镜向,,物体移近18mm时，物体将被放大到-4倍，试求该薄透镜的,焦距, ）,,,2、P.42-7 希望得到一个对无限远物体成像的,长焦距物镜,，焦距,,,f,′,=1200mm，物镜第一面顶点到像面的距离(,筒长,)L=700mm，系统,,最后一面到像面距离(,工作距,)为,l,k,′=400mm，按最简单结构的,薄透镜,,考虑，求解系统结构，并画出光路示意图 ）,,,,3、一系统由三片薄透镜组成，,f,1,′,=100mm，,f,2,′,=50mm，,f,3,′,=-50mm，,,d,1,=10mm，d,2,=10mm，求该系统的等效理想系统的,焦距,和,基点参数,作业参考答案,三、思考,,1、如图所示，某一镜头由两组共8片透镜组成，请问用什么方法求该,,镜头的焦距和基点较为方便H,1,,H,1,′,,H,2,,H,2,′,,H,3,,H,3,′,,H,4,,H,4,′,,H,5,,H,5,′,,H,6,,H,6,′,,H,7,,H,7,′,,H,8,,H,8,′,,H,9,,H,9,′,,H,10,,H,10,′,,正切法,写出每一球面,,的,f,i,′,、f,i,n,1,,,n,2,n,3,,,n,4,n,5,,,n,6,n,7,,,n,8,,n,9,,n,10,n,11,,,作业参考答案,课堂练习四（第四章）,一、名词解释：,,镜像和一致像，反射棱镜的棱、脊和主截面，结构常数,二、简述,,,反射棱镜的主要作用有哪些,？屋脊棱镜有何特殊作用？,,,（转像、倒像，折转光轴，加长光轴，缩短仪器尺寸等；,,在不改变主截面方向的情况下，增加一次反射，便于成一致像）,,,三、正误判断,,,1、( )平行平板是能成完善象的光学零件。

2、( )光轴必须和入射面及出射面垂直，这是所有棱镜的,,设计要求之一3、( )奇数个薄透镜成镜像，偶数个薄透镜成一致像4、( )反射棱镜具有倒(转)像、折转和缩短光轴的作用╳,,╳,,╳,,╳,,,作业参考答案,三、作图求像的方位,x,y,z,x,y,z,x’,y’,z’,x,’,y’,z,’,x,y,z,x,y,z,x,’,y,’,z,’,x,y,z,z,’,x,’,y,’,x,’,y,’,z,’,普罗,,I,,型,别汉棱镜,,作业参考答案,四、设计,,1、,显微镜,为了观察方便，常引入光轴转向棱镜现要求光轴,,方向改变45°试设计一个反射棱镜(或组合)实现该目的可选方案之一为：斯密特屋脊棱镜）,2、,单镜头反光相机,要求平视取景，请设计一由平面镜、棱镜,,组成的转象系统实现该目的可选方案之一为：五角屋脊棱镜）,,作业参考答案,课堂练习五（第五章）,一、名词解释：,,,孔径光阑、入瞳和出瞳，视场光阑，渐晕光阑，景深,二、多项选择,,1、在凸透镜象方焦面上设置一与凸透镜孔径相同的圆形,,通光孔，则系统的孔径光阑＿＿＿＿A.是圆孔 B.是透镜边框 C.不确定，取决于视场大小,,D.不确定，取决于轴上点位置,,2、针对简单照相机，＿＿＿＿，景深越大。

Ａ.入瞳越小 Ｂ.焦距越短 Ｃ.被摄物越远 D.曝光时间越短,,三、正误判断,,1、( )轴外点充满入瞳光线必能全部通过孔径光阑2、( )对于整个光学系统，入瞳和出瞳是共轭的A、B、C,D,×,√,,作业参考答案,五、计算,,1、一个对无限远物体成像的光学系统由两薄正透镜组成，,,两透镜焦距分别为,f,1,’＝400mm，,f,2,’＝100mm，通光口直径,,分别为2Ｄ,1,＝50mm，2D,2,＝20mm，光学间隔为零在Ｆ,1,(Ｆ,2,’),,处设置一直径为16mm的圆孔光阑，请确定该光学系统的孔径,,光阑、视场光阑和渐晕光阑，并求解系统的入瞳和出瞳物镜—孔径光阑、入瞳，16mm圆孔—视场光阑， 渐晕光阑—目镜边框；,,出瞳直径=12.5mm，出瞳位置：目镜后125mm处四、简述,,,1、光线经折射棱镜折射后，其偏向角与哪些因素有关？,,,（ ）,,2、指出孔径光阑三种以上的作用对景深、像差、分辨率、观察效果、像面光照度等有影响）,,,3、画出单色仪的光学原理示意图，并简要说明工作原理见教材：P.57）,,作业参考答案,2、一焦距和通光孔径均为40mm的薄放大镜，观察者眼睛的,,瞳孔为3mm，眼瞳位于放大镜后20mm处，物体位于镜前35mm,,处，求该系统的孔径光阑、入瞳和出瞳的位置和大小。

眼瞳—孔径光阑、出瞳；入瞳直径=6mm，位于放大镜像方焦面处3、一照相机,镜头，焦距,f,’=50mm，入瞳直径 2,a,=12.5mm，,,像面弥散班允许直径,Z,’=0.05mm，问：,,(1).调焦于无穷远时，景深为多少？,,(2).如何调焦才获得最大景深？,,(3).人站在镜头前4米处，怎样调焦才,,能使后面尽可能远的物都清楚？,,(4).将入瞳直径调整为多少？才能使得,,从4米到无穷远的景物都清楚？,,（ (1).12.5米,～∞； (2).对准12.5米处调焦，景深为6.25米～∞；,,(3).对准5.88米处调焦；(4).入瞳直径=8毫米，对准8米处调焦作业参考答案,课堂练习六（第七章）,一、名词解释：,,,主光线，第一、二近轴光线，球差，畸变，位置色差,二、正误判断,,１、( )正负双胶合透镜的目的一定是为校正,球差２、( ),正弦差是一种特殊的彗差３、( ),正弦条件即等晕条件，它是近轴物点与轴上物点具有,,同等成象缺陷的充分必要条件４、( ),产生畸变和倍率色差的根本原因是相同的,５、( ),由于色差的存在，即使在近轴条件下，复色光成象也,,是不完善的,。

６、( )照相机镜头中普遍包含的对称型结构，对彗差、畸变,,和倍率色差有良好的校正作用×,√,×,×,×,√,,作业参考答案,三、多项选择,,1、下列各类象差中，与视场有关的是＿＿＿，与孔径有关的是＿＿＿Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,,2、β＝-1的全对称光学系统常用于消＿＿＿＿象差Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,,3、一正薄透镜和一负薄透镜粘合成一胶合透镜，从校正象差方面看，可能,,属于消＿＿＿＿透镜Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,,,4、小孔径、大视场光学系统一般应校正＿＿＿＿Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,,5、不影响成象清晰度的象差有＿＿＿＿Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,,6、在近轴光线条件下仍然存在＿＿＿＿Ａ.球差 Ｂ.彗差 Ｃ.畸变 Ｄ.位置色差 Ｅ.倍率色差,BCE,BCE,AD,ABD,DE,C,BCE,,作业参考答案,课堂练习七（第八章）,一、名词解释：,,,远点距和近点距，人眼的调节能力，人眼的分辨率和瞄准,,精度，视觉放大率，物、目镜的工作距，出瞳距或镜目距,二、正误判断,,1、( ),目视仪器的出瞳位置和大小应尽可能与人眼接近。

2、( ),人眼的亮、暗适应是依靠瞳孔大小的改变来完成的3、( ),我国规定普通光学显微镜的机械筒长为一确定长度4、( )非正常眼使用目视仪器必须配戴眼镜5、( )从整体来看，显微镜相当于一个放大镜，因此可使用,,焦距极短的凸透镜来替代显微镜×,√,,,×,√,,,×,,作业参考答案,三、多项选择,,1、某人裸眼远点在眼前80cm处，将其校正为正常眼，应配戴＿＿＿眼镜Ａ. 800度近视 Ｂ. 800度远视 Ｃ. 125度近视 Ｄ. 125度远视,,2、某人裸眼近点在眼前50cm处，将其校正到25cm处，应配戴＿＿＿眼镜Ａ. 250度近视 Ｂ. 250度远视 Ｃ. 200度近视 Ｄ. 200度远视,,3、某人配戴200度的近视眼镜，其裸眼远点大致在＿＿＿＿处Ａ. 眼前2米 B. 眼前0.5米 C. 眼后0.5米 D. 无穷远,,4、一个５倍的放大镜，意味着＿＿＿＿Ａ.能将物体至少放大到５倍 Ｂ.能将物体最多放大到５倍,,Ｃ.可获得５倍左右的视觉放大效果 Ｄ.焦距为5cm,,5、人眼存在分辨极限的原因是＿＿＿＿＿Ａ.视觉细胞有一定几何尺寸 Ｂ.光进入眼瞳有衍射效应,,Ｃ.眼睛各光学部分存在像差 Ｄ.调节范围大小为有限值,,6、,白天人眼最为敏感的是波长为________nm。

Ａ. 500 B. 507 C. 550 D. 555,,D,C,B,C、D,A、B、C,D,,作业参考答案,四、计算,,1、一个人近视程度是-2D，调节范围是8D，求：,,（1）远点距和近点距分别是多少？,(远点距=-0.5米，近点距=-0.1米),,,（2）配戴100度的近视镜后，其远点距和近点距又为多少？,,,(远点距=-1米，近点距=-0.11米),,,2、由一薄透镜物镜和一薄透镜目镜组成的低倍率显微镜，物镜,,的通光直径为,,16,,mm，物镜边框为孔径光阑，,β,=-,3倍，物象,,共轭距为,,180,,mm目镜焦距为,,25,,mm，求：,,（1）该显微镜的视觉放大率；,(30倍),,（2）出瞳的位置和大小出瞳直径=2.96mm，位于目镜后29.6mm处),,,作业参考答案,课堂练习八（第八章）,一、名词解释：,,显微、望远物镜的分辨率和有效放大率,二、正误判断,,1、( ),电子显微镜有很高的放大率是因为它的,N.A.,极高2、( ),测量用的望远镜不宜采用伽利略望远镜结构,3、( ),使用望远镜时，只有将物、目镜的光学间隔调到零,,(即Δ＝０)才能看清远处的物体。

4、( ),望远镜中加入透镜折转系统的目的是改变象的倒正,,或增加镜筒长度5、( )显微镜和望远镜都属于小视场、大孔径系统，校正,,像差的难度大致相当×,√,,,×,√,,,×,,作业参考答案,三、多项选择,,1、,显微物镜的数值孔径决定或影响着显微镜的_________Ａ.,分辨率,Ｂ.,视觉放大率,Ｃ.,景深,Ｄ.,视场,,2、,显微物镜一般属于_________系统，望远物镜一般属于________系统Ａ.小孔径、小视场 Ｂ.小孔径、大视场,,Ｃ.大孔径、小视场 Ｄ.大孔径、大视场,,3、,光学显微镜的最大视觉放大率应为_________数量级Ａ. 10,1,B.10,2,C. 10,3,D. 10,4,及以上,,4、,人眼直接观察坦克时，在400米处恰能看清坦克上的编号，若要求在,,2公里也能看清，应使用视觉放大率至少为__________倍的望远镜Ａ. 2 Ｂ. 5 Ｃ. 10 Ｄ. 20,C,ABCD,C,B,C,,作业参考答案,四、计算,,1、要求一台显微镜的最小分辨线度为0.003mm，使用波长为,,550nm的光源问：,,⑴、应选用多大数值孔径的物镜？,(N.A.=0.1),,⑵、使用.N.A.=1.5的油浸物镜，利用紫色滤光片使光波长减,,小为400nm，分辨率能力提高多少倍？,(约20倍),,⑶、为充分利用,,⑵,,中得到的分辨率，显微镜的放大率应大致,,,,,设计为多大？,(1000,～2000倍),,,2、两个薄透镜，f,1,’=360mm，D,1,=36mm，f,2,’=20mm，D,2,=5mm，,,拟用其组成一望远镜，问：,,⑴、哪个透镜用作物镜？哪个用作目镜？,(长焦距透镜用作物镜),,⑵、该望远镜视觉放大率和分辨角为多少？,(18倍,约4,〞),,⑶、出瞳的位置和大小是多少？,(出瞳直径=2mm，位于目镜后21.1mm处),,作业参考答案,课堂练习九（第八章）,一、名词解释：,,,摄影系统分辨率 相对孔径 光圈数,二、计算,,,1、一普通光学显微镜，物镜为较薄的普通消色差物镜，光学,,,参数（β/NA）为4/0.10。

使用550nm的光源照明，问：,,,1）该显微镜的分辨极限是多少？,(2.75微米),,,2）为充分利用显微镜的分辨能力，目镜的焦距应选为多大？,,(13.2mm,,﹤,,f,e,′,﹤26.4mm),,,3）该显微镜的分划板约在物镜后多远的位置？,(物镜后156mm处),,,4）在不更换物镜情况下，可考虑用什么方法提高该显微镜的,,分辨率？目镜是否应做相应更换？,,,(采用短波长光斜照明，物与透镜间加入油；目镜放大倍率应增大),,作业参考答案,2、电子显微镜利用电子束来成象假设电子束的波长为１埃，,,物镜的数值孔径为0.09问：,,1）该电子显微镜的最小分辨距是多少？,(5.55埃),,2）与同样数值孔径的光学显微镜相比，分辨率约提高多少倍？,,,(约5500倍),,3）显微镜的放大率应大致设计为多大？,(26万倍,～52万倍),3、实验室现有一无镜头的普通光学显微镜，拟将其用来观察,,晶片表面抛光质量，预计晶片表面划痕的最小线度为1μm某镜头生产厂家现有如下规格的物、目镜，请你提出选购方案,,并说明理由物镜(β/NA)：4/0.10 10/0.25 25/0.40 100/1.25,,目镜（倍） ：5 10 15 20,,作业参考答案,课堂练习十（第九章）,一、名词解释：,干涉条纹对比度 干涉孔径角,二、设计与思考,,,1、描述两点光源的空间干涉条纹分布，并配以必要的图示。

2、利用自组迈克耳逊干涉仪可测量,微小长度变化,、,微小转角,,,及,气体折射率,，试画出实验装置原理图，描述测量方法，大致,,估计测量误差3、现有一经光学精加工后的平行平板玻璃，长、宽、高尺寸,,大致分别为 80 mm、40 mm、10 mm ，现欲准确检测其,厚度,、,,表面平整度,和,两表面平行度,，请考虑适当的方法，并阐述检测,,原理，画出检测装置示意图，并大致估计测量精度4、构思一个利用,双光束干涉,进行,精密机电控制,的技术草案见教材P.151,见本章讲稿,,作业参考答案,课堂练习十一（第十章）,一、名词解释：,光栅色散率 色分辨本领,二、简述,,,1、列出三种以上获得单色光的方法2、棱镜色散和光栅色散有哪些不同？,三、选择填空,,,1、影响衍射条纹粗细的因素有,__,B、C、D,__,Ａ. 缝宽a Ｂ. 光栅常数d Ｃ. 总缝数N Ｄ. 衍射级数m,,,2、用平面透射光栅的一级衍射光分辨钠双线(5890和5896埃)，应,,选择,__,C,__,的光栅Ａ. a＝0.001,mm,Ｂ. d≤0.003,mm,Ｃ. N≥1000 Ｄ. d/a≥2,,3、影响光栅色散能力的因素有,_,B、D,_,。

Ａ. a Ｂ. d Ｃ. N Ｄ. m,,4、影响光栅分辨本领的因素有,_,C、D,_,Ａ. a Ｂ. d Ｃ. N Ｄ. m,,作业参考答案,四、计算,,,1、一平面透射光栅，其宽度为100mm，每毫米内有500条缝两束,,波长为632.8nm、633.0nm的单色光正入射用焦距为1m的透镜,,将衍射光会聚在接收屏上求：,,⑴、632.8nm的单色光的一级谱线的角半宽度和半宽度；,,(0.6673,×10,-5,rad，0.6673,×10,-2,mm),,⑵、在一级和二级光谱中，两种光的谱线间的距离；,,,(一级：0.105mm，二级：0.257mm),,,⑶、可能得到的最高光谱级次；,(±3),,,⑷、第二级光谱的色分辨本领10,5,),,,2、试设计一块平面透射光栅，要求：,,⑴、使波长为600nm的光的第二级谱线衍射角不超过30度；,,⑵、色散尽可能大；,(a=0.8微米,d=2.4微米,N,≧15000,光栅宽度≧36mm),,,⑶、第三级谱线缺级；,,⑷、对波长为600nm的光，第二级谱线能分辨到0.02nm的波长差在选定好光栅的参数后，问在透镜的焦面上最多可能看到波长,,为600nm的光的几条谱线？,(0，±1 ，±2),,作业参考答案,五、设计与思考,,1、利用衍射方法,微小长度变化,和,微小转角，,试画出实验装置,,原理图，描述测量方法，并大致估计测量误差。

2、在今后的学习中，适当关注一下,光纤光栅,该项技术可望,,在,光纤通信、光纤传感器,等方面得广泛和重要的应用作业参考答案,。