《作業(yè)參考答案》PPT課件

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1、課堂練習一（第一、二章）,一、名詞解釋： 物空間、像空間，共軸球面系統(tǒng)，近軸成像條件，垂軸放大率 二、多項選擇 1、下列各種情況中，經(jīng)光學元件能完善成象的有A、C。 .有限大小的物置于平面鏡前 .平行光射向球面反射鏡 .旋轉(zhuǎn)橢球面一焦點處放置一點光源 .有限大小的物置于薄透鏡前 、關(guān)于大、小公式組，下列說法中正確的有A、C、D。 .大公式組是嚴格成立的，小公式組只有在近軸條件下才適用； .大公式組是推導小公式組的中間過程，在光學計算中無實際用途； .大公式組反映實際光線軌跡情況，小公式組反映理想成象情況； .大公式組多用于象差計算和分析，小公式組多用于求理想象情況。 、下列各情況中，確切滿足近

2、軸成象條件的光線有B。 .有限遠軸上物點發(fā)出的細光束光線 .近軸物點發(fā)出的小孔徑角光線 .無限遠軸上物點發(fā)出的寬光束光線 .寬口徑平行光線,工程光學課堂練習部分參考答案,、用大、小公式組進行球面系統(tǒng)光路計算時，其截距過渡公式B。 .在近軸條件下嚴格成立，非近軸條件下近似成立； .在近軸及非近軸條件下均嚴格成立。 6、平行光軸的近軸光線，經(jīng)半徑為r的球面折射，其像象方截距l(xiāng)為C。 A. nr/(n- n) B. -nr/(n- n) C. nr/(n- n) D. -nr/(n- n) 7、一物點位于球面反射鏡前200mm處，成虛象于鏡后600mm處，則該球面的曲率半徑 為D。 A. 600mm

3、 B. 300mm C. -300mm D. -600mm 三、正誤判斷 、( )如果分界面為曲面，則入射光線、反射光線和分界面上入射點處 的法線三者不在同一平面內(nèi)。 、( )光線由光密射向光疏媒質(zhì)且入射角等于臨界角時，光線全部反射。 、( )全反射優(yōu)于一切鏡面反射。 、( )實象可以由屏幕、感光乳膠片及光電探測器來接受和記錄，不能 為人眼所觀察。 、( )規(guī)定光學系統(tǒng)的左右兩邊分別為物空間和象空間。 、( )光學系統(tǒng)的軸向放大率恒為正值。,四、計算 1、P.17 第6題（ ） 2、P.17 第7題（平面后17.43 mm處，像高-0.7143 mm。） 3、在一張報紙上放一平凸透鏡，透鏡的厚

4、度為mm。當平面朝上時，報紙 上字的虛象在平面下mm處，凸面朝上時，字被放大一倍，求該透鏡的 折射率及球面曲率半徑。（ n=1.5 , r= -6 mm ) 4、一個玻璃球直徑為400mm，玻璃折射率為1.5，球中有兩個小氣泡，一個 在球心，一個在二分之一半徑處。沿兩氣泡連線方向，在球的兩邊觀察 這兩個氣泡，它們之間的距離為多少？ （從左邊觀察： 從右邊觀察： ）,五、設計與思考 汽車后視鏡通常為球面反射鏡，請描述這類反射鏡 的特點。駕駛時，往往駕駛員更希望水平方向范圍 更寬，既關(guān)注公路軸線附近細節(jié)，也需了解遠離軸 線的情況，請根據(jù)這種需求設計更適用的后視鏡。 （采用變曲率柱面反射鏡）,課堂練

5、習二（第三章）,一、名詞解釋： 焦點和焦距，主平面和主點，光焦度，光學間隔,二、正誤判斷 、( )理想光學系統(tǒng)的兩主點是共軛的，兩焦點不共軛。 、( )物體經(jīng)理想光學系統(tǒng)成像后，其像相對原物是完善和 相似的。 、( )整體處于空氣中時，理想光學系統(tǒng)的兩焦距絕對值相 等，在其它均勻介質(zhì)中則不一定。 、( )焦距的概念是在理想光學系統(tǒng)理論中引入的，可在實 際光學系統(tǒng)的近軸區(qū)使用。 、( )實際光學系統(tǒng)的近軸區(qū)應該是理想光學系統(tǒng)。 、( )光學系統(tǒng)的物方焦距和像方焦距總是符號相反。 7、( )使用作圖法可以方便地畫出光線在實際光學系統(tǒng)中的 實際走向。,三、作圖求像,A,F,F,H,H,A,F,F,H

6、,H,用作圖法求以下雙光組等效系統(tǒng)的基點、基面,四、分析與思考 理想光學系統(tǒng)成像是完善的。由第二章知道，實際光學系統(tǒng) 在近軸區(qū)成像也是完善的。由此可推測：實際光學系統(tǒng)在近 軸區(qū)應該具備理想光學系統(tǒng)的性質(zhì)，應該可以找出其主點、 焦點和焦距，請分析單個折射球面的情況，將其和理想光學系統(tǒng)統(tǒng)一起來，導出實際參數(shù)與理想系統(tǒng)參數(shù)間的關(guān)系。,一、多項選擇 1、一軸外物點，用牛頓物象公式計算成象情況時，其物距應為。 .該物點到物方焦點的距離； .該物點到物方主點的距離； .第一焦點到該物點在光軸上投影點的距離； .該物點在光軸上的投影點到第二焦點的距離； 、兩個相距100mm，焦距分別為100mm和50mm的

7、薄透鏡組成的光學系統(tǒng)， 其組合系統(tǒng)的焦距為。 A. 100mm B. -100mm C. 20mm D. -20mm 、計算多光組基點的方法有。 A.雙光組兩兩組合法 B.正切法 C.截距法 D.近軸光線法 4、透鏡的焦距與其因素有關(guān)。 .前后面曲率半徑和間距 .材料折射率 .所處介質(zhì)的折射率 .通光孔徑,ABCD,A,ABC,C,課堂練習三（第三章）,二、計算 1、P.42-4 已知一薄透鏡把物體放大成-3倍投影在屏幕上。當透鏡向 物體移近18mm時，物體將被放大到-4倍，試求該薄透鏡的焦距。 （ ） 2、P.42-7 希望得到一個對無限遠物體成像的長焦距物鏡，焦距 f =1200mm，物鏡

8、第一面頂點到像面的距離(筒長)L=700mm，系統(tǒng) 最后一面到像面距離(工作距)為lk=400mm，按最簡單結(jié)構(gòu)的薄透鏡 考慮，求解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并畫出光路示意圖。 （ ） 3、一系統(tǒng)由三片薄透鏡組成，f1=100mm，f2=50mm，f3=-50mm， d1=10mm，d2=10mm，求該系統(tǒng)的等效理想系統(tǒng)的焦距和基點參數(shù)。,三、思考 1、如圖所示，某一鏡頭由兩組共8片透鏡組成，請問用什么方法求該 鏡頭的焦距和基點較為方便。,課堂練習四（第四章）,一、名詞解釋： 鏡像和一致像，反射棱鏡的棱、脊和主截面，結(jié)構(gòu)常數(shù),二、簡述 反射棱鏡的主要作用有哪些？屋脊棱鏡有何特殊作用？ （轉(zhuǎn)像、倒像，折轉(zhuǎn)光軸，

9、加長光軸，縮短儀器尺寸等； 在不改變主截面方向的情況下，增加一次反射，便于成一致像）,三、正誤判斷 1、( )平行平板是能成完善象的光學零件。 2、( )光軸必須和入射面及出射面垂直，這是所有棱鏡的 設計要求之一。 3、( )奇數(shù)個薄透鏡成鏡像，偶數(shù)個薄透鏡成一致像。 4、( )反射棱鏡具有倒(轉(zhuǎn))像、折轉(zhuǎn)和縮短光軸的作用。,三、作圖求像的方位,z,普羅 I 型,別漢棱鏡,四、設計 1、顯微鏡為了觀察方便，常引入光軸轉(zhuǎn)向棱鏡?，F(xiàn)要求光軸 方向改變45。試設計一個反射棱鏡(或組合)實現(xiàn)該目的。 （可選方案之一為：斯密特屋脊棱鏡）,2、單鏡頭反光相機要求平視取景，請設計一由平面鏡、棱鏡 組成的轉(zhuǎn)象

10、系統(tǒng)實現(xiàn)該目的。 （可選方案之一為：五角屋脊棱鏡）,課堂練習五（第五章）,一、名詞解釋： 孔徑光闌、入瞳和出瞳，視場光闌，漸暈光闌，景深,二、多項選擇 1、在凸透鏡象方焦面上設置一與凸透鏡孔徑相同的圓形 通光孔，則系統(tǒng)的孔徑光闌。 A.是圓孔 B.是透鏡邊框 C.不確定，取決于視場大小 D.不確定，取決于軸上點位置 2、針對簡單照相機，景深越大。 .入瞳越小 .焦距越短 .被攝物越遠 D.曝光時間越短 三、正誤判斷 1、( )軸外點充滿入瞳光線必能全部通過孔徑光闌。 2、( )對于整個光學系統(tǒng)，入瞳和出瞳是共軛的。,A、B、C,D,五、計算 1、一個對無限遠物體成像的光學系統(tǒng)由兩薄正透鏡組成，

11、 兩透鏡焦距分別為f 1400mm，f 2100mm，通光口直徑 分別為2150mm，2D220mm，光學間隔為零。在1(2) 處設置一直徑為16mm的圓孔光闌，請確定該光學系統(tǒng)的孔徑 光闌、視場光闌和漸暈光闌，并求解系統(tǒng)的入瞳和出瞳。 （物鏡孔徑光闌、入瞳，16mm圓孔視場光闌， 漸暈光闌目鏡邊框； 出瞳直徑=12.5mm，出瞳位置：目鏡后125mm處。）,四、簡述 1、光線經(jīng)折射棱鏡折射后，其偏向角與哪些因素有關(guān)？ （ ） 2、指出孔徑光闌三種以上的作用。 （對景深、像差、分辨率、觀察效果、像面光照度等有影響） 3、畫出單色儀的光學原理示意圖，并簡要說明工作原理。 （見教材：P.57）,2

12、、一焦距和通光孔徑均為40mm的薄放大鏡，觀察者眼睛的 瞳孔為3mm，眼瞳位于放大鏡后20mm處，物體位于鏡前35mm 處，求該系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳和出瞳的位置和大小。 （眼瞳孔徑光闌、出瞳；入瞳直徑=6mm，位于放大鏡像方焦面處。） 3、一照相機鏡頭，焦距 f =50mm，入瞳直徑 2a=12.5mm， 像面彌散班允許直徑Z=0.05mm，問： (1).調(diào)焦于無窮遠時，景深為多少？ (2).如何調(diào)焦才獲得最大景深？ (3).人站在鏡頭前4米處，怎樣調(diào)焦才 能使后面盡可能遠的物都清楚？ (4).將入瞳直徑調(diào)整為多少？才能使得 從4米到無窮遠的景物都清楚？ （ (1).12.5米； (2).對準

13、12.5米處調(diào)焦，景深為6.25米； (3).對準5.88米處調(diào)焦；(4).入瞳直徑=8毫米，對準8米處調(diào)焦。）,*,課堂練習六（第七章）,一、名詞解釋： 主光線，第一、二近軸光線，球差，畸變，位置色差,二、正誤判斷 、( )正負雙膠合透鏡的目的一定是為校正球差。 、( )正弦差是一種特殊的彗差。 、( )正弦條件即等暈條件，它是近軸物點與軸上物點具有 同等成象缺陷的充分必要條件。 、( )產(chǎn)生畸變和倍率色差的根本原因是相同的。 、( )由于色差的存在，即使在近軸條件下，復色光成象也 是不完善的。 、( )照相機鏡頭中普遍包含的對稱型結(jié)構(gòu)，對彗差、畸變 和倍率色差有良好的校正作用。,三、多項選

14、擇 1、下列各類象差中，與視場有關(guān)的是，與孔徑有關(guān)的是。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差 2、-1的全對稱光學系統(tǒng)常用于消象差。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差 3、一正薄透鏡和一負薄透鏡粘合成一膠合透鏡，從校正象差方面看，可能 屬于消透鏡。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差 4、小孔徑、大視場光學系統(tǒng)一般應校正。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差 5、不影響成象清晰度的象差有。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差 6、在近軸光線條件下仍然存在。 .球差 .彗差 .畸變 .位置色差 .倍率色差,BCE,BCE,AD,ABD

15、,DE,C,BCE,課堂練習七（第八章）,一、名詞解釋： 遠點距和近點距，人眼的調(diào)節(jié)能力，人眼的分辨率和瞄準 精度，視覺放大率，物、目鏡的工作距，出瞳距或鏡目距,二、正誤判斷 1、( )目視儀器的出瞳位置和大小應盡可能與人眼接近。 2、( )人眼的亮、暗適應是依靠瞳孔大小的改變來完成的。 3、( )我國規(guī)定普通光學顯微鏡的機械筒長為一確定長度。 4、( )非正常眼使用目視儀器必須配戴眼鏡。 5、( )從整體來看，顯微鏡相當于一個放大鏡，因此可使用 焦距極短的凸透鏡來替代顯微鏡。,三、多項選擇 1、某人裸眼遠點在眼前80cm處，將其校正為正常眼，應配戴眼鏡。 . 800度近視 . 800度遠視

16、. 125度近視 . 125度遠視 2、某人裸眼近點在眼前50cm處，將其校正到25cm處，應配戴眼鏡。 . 250度近視 . 250度遠視 . 200度近視 . 200度遠視 3、某人配戴200度的近視眼鏡，其裸眼遠點大致在處。 . 眼前2米 B. 眼前0.5米 C. 眼后0.5米 D. 無窮遠 4、一個倍的放大鏡，意味著。 .能將物體至少放大到倍 .能將物體最多放大到倍 .可獲得倍左右的視覺放大效果 .焦距為5cm 5、人眼存在分辨極限的原因是。 .視覺細胞有一定幾何尺寸 .光進入眼瞳有衍射效應 .眼睛各光學部分存在像差 .調(diào)節(jié)范圍大小為有限值 6、白天人眼最為敏感的是波長為_nm。 .

17、500 B. 507 C. 550 D. 555,D,C,B,C、D,A、B、C,D,四、計算 1、一個人近視程度是-2D，調(diào)節(jié)范圍是8D，求： （1）遠點距和近點距分別是多少？(遠點距=-0.5米，近點距=-0.1米) （2）配戴100度的近視鏡后，其遠點距和近點距又為多少？ (遠點距=-1米，近點距=-0.11米) 2、由一薄透鏡物鏡和一薄透鏡目鏡組成的低倍率顯微鏡，物鏡 的通光直徑為 16 mm，物鏡邊框為孔徑光闌，=-3倍，物象 共軛距為 180 mm。目鏡焦距為 25 mm，求： （1）該顯微鏡的視覺放大率；(30倍) （2）出瞳的位置和大小。(出瞳直徑=2.96mm，位于目鏡后29

18、.6mm處),課堂練習八（第八章）,一、名詞解釋： 顯微、望遠物鏡的分辨率和有效放大率,二、正誤判斷 1、( )電子顯微鏡有很高的放大率是因為它的N.A.極高。 2、( )測量用的望遠鏡不宜采用伽利略望遠鏡結(jié)構(gòu)。 3、( )使用望遠鏡時，只有將物、目鏡的光學間隔調(diào)到零 (即)才能看清遠處的物體。 4、( )望遠鏡中加入透鏡折轉(zhuǎn)系統(tǒng)的目的是改變象的倒正 或增加鏡筒長度。 5、( )顯微鏡和望遠鏡都屬于小視場、大孔徑系統(tǒng)，校正 像差的難度大致相當。,三、多項選擇 1、顯微物鏡的數(shù)值孔徑?jīng)Q定或影響著顯微鏡的_。 . 分辨率 . 視覺放大率 . 景深 . 視場 2、顯微物鏡一般屬于_系統(tǒng)，望遠物鏡一般

19、屬于_系統(tǒng)。 .小孔徑、小視場 .小孔徑、大視場 .大孔徑、小視場 .大孔徑、大視場 3、光學顯微鏡的最大視覺放大率應為_數(shù)量級。 . 101 B.102 C. 103 D. 104及以上 4、人眼直接觀察坦克時，在400米處恰能看清坦克上的編號，若要求在 2公里也能看清，應使用視覺放大率至少為_倍的望遠鏡。 . 2 . 5 . 10 . 20,C,ABCD,C,B,C,四、計算 1、要求一臺顯微鏡的最小分辨線度為0.003mm，使用波長為 550nm的光源。問： 、應選用多大數(shù)值孔徑的物鏡？(N.A.=0.1) 、使用.N.A.=1.5的油浸物鏡，利用紫色濾光片使光波長減 小為400nm，分

20、辨率能力提高多少倍？(約20倍) 、為充分利用 中得到的分辨率，顯微鏡的放大率應大致 設計為多大？(10002000倍) 2、兩個薄透鏡，f1=360mm，D1=36mm，f2=20mm，D2=5mm， 擬用其組成一望遠鏡，問： 、哪個透鏡用作物鏡？哪個用作目鏡？(長焦距透鏡用作物鏡) 、該望遠鏡視覺放大率和分辨角為多少？(18倍,約4) 、出瞳的位置和大小是多少？(出瞳直徑=2mm，位于目鏡后21.1mm處),課堂練習九（第八章）,一、名詞解釋： 攝影系統(tǒng)分辨率 相對孔徑 光圈數(shù),二、計算 1、一普通光學顯微鏡，物鏡為較薄的普通消色差物鏡，光學 參數(shù)（/NA）為4/0.10。使用550nm的

21、光源照明，問： 1）該顯微鏡的分辨極限是多少？(2.75微米) 2）為充分利用顯微鏡的分辨能力，目鏡的焦距應選為多大？ (13.2mm fe26.4mm) 3）該顯微鏡的分劃板約在物鏡后多遠的位置？(物鏡后156mm處) 4）在不更換物鏡情況下，可考慮用什么方法提高該顯微鏡的 分辨率？目鏡是否應做相應更換？ (采用短波長光斜照明，物與透鏡間加入油；目鏡放大倍率應增大。),2、電子顯微鏡利用電子束來成象。假設電子束的波長為埃， 物鏡的數(shù)值孔徑為0.09。問： 1）該電子顯微鏡的最小分辨距是多少？ (5.55埃) 2）與同樣數(shù)值孔徑的光學顯微鏡相比，分辨率約提高多少倍？ (約5500倍) 3）顯微

22、鏡的放大率應大致設計為多大？(26萬倍52萬倍),3、實驗室現(xiàn)有一無鏡頭的普通光學顯微鏡，擬將其用來觀察 晶片表面拋光質(zhì)量，預計晶片表面劃痕的最小線度為1m。 某鏡頭生產(chǎn)廠家現(xiàn)有如下規(guī)格的物、目鏡，請你提出選購方案 并說明理由。 物鏡(/NA)：4/0.10 10/0.25 25/0.40 100/1.25 目鏡（倍） ：5 10 15 20,課堂練習十（第九章）,一、名詞解釋： 干涉條紋對比度 干涉孔徑角,二、設計與思考 1、描述兩點光源的空間干涉條紋分布，并配以必要的圖示。 2、利用自組邁克耳遜干涉儀可測量微小長度變化、微小轉(zhuǎn)角 及氣體折射率，試畫出實驗裝置原理圖，描述測量方法，大致 估計

23、測量誤差。 3、現(xiàn)有一經(jīng)光學精加工后的平行平板玻璃，長、寬、高尺寸 大致分別為 80 mm、40 mm、10 mm ，現(xiàn)欲準確檢測其厚度、 表面平整度和兩表面平行度，請考慮適當?shù)姆椒ǎ㈥U述檢測 原理，畫出檢測裝置示意圖，并大致估計測量精度。 4、構(gòu)思一個利用雙光束干涉進行精密機電控制的技術(shù)草案。,見教材P.151,見本章講稿,課堂練習十一（第十章）,一、名詞解釋： 光柵色散率 色分辨本領,二、簡述 1、列出三種以上獲得單色光的方法。 2、棱鏡色散和光柵色散有哪些不同？,三、選擇填空 1、影響衍射條紋粗細的因素有_B、C、D_。 . 縫寬a . 光柵常數(shù)d . 總縫數(shù)N . 衍射級數(shù)m 2、用

24、平面透射光柵的一級衍射光分辨鈉雙線(5890和5896埃)，應 選擇_C_的光柵。 . a0.001 mm . d0.003 mm . N1000 . d/a2 3、影響光柵色散能力的因素有_B、D_。. a . d . N . m 4、影響光柵分辨本領的因素有_C、D_。. a . d . N . m,四、計算 1、一平面透射光柵，其寬度為100mm，每毫米內(nèi)有500條縫。兩束 波長為632.8nm、633.0nm的單色光正入射。用焦距為1m的透鏡 將衍射光會聚在接收屏上。求： 、632.8nm的單色光的一級譜線的角半寬度和半寬度； (0.667310-5rad，0.667310-2mm)

25、、在一級和二級光譜中，兩種光的譜線間的距離； (一級：0.105mm，二級：0.257mm) 、可能得到的最高光譜級次； (3) 、第二級光譜的色分辨本領。(105) 2、試設計一塊平面透射光柵，要求： 、使波長為600nm的光的第二級譜線衍射角不超過30度； 、色散盡可能大；(a=0.8微米,d=2.4微米,N15000,光柵寬度36mm) 、第三級譜線缺級； 、對波長為600nm的光，第二級譜線能分辨到0.02nm的波長差。 在選定好光柵的參數(shù)后，問在透鏡的焦面上最多可能看到波長 為600nm的光的幾條譜線？ (0，1 ，2),五、設計與思考 1、利用衍射方法微小長度變化和微小轉(zhuǎn)角，試畫出實驗裝置 原理圖，描述測量方法，并大致估計測量誤差。 2、在今后的學習中，適當關(guān)注一下光纖光柵。該項技術(shù)可望 在光纖通信、光纖傳感器等方面得廣泛和重要的應用。,