1、2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试 （ I） 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ II） 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 3 月 7 日 班 级 学 号 姓 名 2014 年 3 月 11 日 成 绩 一、 填空题（本题共 6 分，第 2 小题每空 0.5 分，其余每空 1 分） 1、可见光的波长范围 380nm760nm 。 2、 几何光学 的 四大 基 本定律 分 别 是 光 的 直线转 播 定律 ， 光 的 独立传 播 定律 ， 光 的折射定律 ， 光的反射定律 。 一、填空题（本题共 6 分，每空 2 分） 1、
2、光学系统成完善像应满足的条件为 ： 入射波面为球面波，出射波面也为球面波。 入射光为同心光束，出射光也为同 心光束。 物点和像点之间任意两条光路的光程相等 。 2、在近轴区内，表征单个折射球面的物、像位置关系公式可以简化为 n n n n 的形式，阿贝不变量 Q 的等式为 Q n (1 1 ) n(1 1) （已知 3、全反射的基本条件 光线从光密介质向光疏介质入射 ， 入射角大于临 l l r r l r l 界角 。 4、已知光在真空中的光速 c 3 108m/s 则光在水（ n=1.333）中的光速为 c 2.25 108 m / s 。 n 物方折射 率 为 n， 像方 折 射率为 n
3、 ， 球的 半 径为 r， 物方截距为 l， 像 方 截距为 l ）。 二 、 画图题（本题共 4 分 ） 。 试利用符号规则标出下面光组及光线的实际位置 二 、 简答题（本题共 4 分 ， 每题 2 分 ） 。 1、简述光路可逆性原理 Page 4 2、简述费马原理 Page 5 r =-40 mm, L = 200mm, U = -10。 r 40mm U 1 0O L 2 0 0m m 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ III） 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ V） 班 级 学 号 姓 名 2014 年 3 月 18 日
4、成 绩 班 级 学 号 姓 名 2014 年 3 月 25 日 成 绩 一、 填空题（本题共 6 分，每空 1.5 分） 1、若垂轴放大率 0，即 y与 y 同号， 表 示成 正像 （ 正像， 倒 像 ） ；反 之 y与 y 异 号，表 示 成 倒 像 （ 正像， 倒 像 ） 。 2、折射球面 的 轴向放 大 率恒为 正 （ 正 ，负 ） 。 3、垂轴放大率、轴向放大率与角放大率三者之间的关系式 。 二、画图题（本题共 4 分，每题 2 分） 1、试画出物 AB 经过凹面镜所成的像 A B（实像）（书上 page12） 一、填空题（本题共 4.5 分，每空 0.5 分） 1、在 任意大 的空间
5、，以 任意宽 的光束均能成 完善像 （完善像，非完善 像）的光学系统，叫理想光学系统。 2、一个光学 系 统的像 方 焦点和 物 方焦点 是 不共轭 的（共 轭 ，不共轭 ） 。 3、 倾斜于光轴入射的平行光束，经过系统后出射光束交 像方焦平面 上的一 点； 自 物方焦平面 上一点发出的光束，经系统后成倾斜于光轴的平行光束出 射。 共轭光线在一对主面上的 投影高度 相等，即垂轴放大率等于 1 。 4、角放大率 =+1 的一对共轭点称为 节点 。 二、作图题（本题共 5.5 分） 假定两个 已 知光学 系 统的焦 距 分别为 f , f 和 f , f ， 如 图 所示 ， 请通过作 图 根据
6、1 1 2 2 B A A 符号规则标出该组合系统的 物方焦点（ F ）和像方焦点（ F ） 物方焦距（ f ） 和像方焦 距 （ f ） 。 物方主平 面 和像方 主 平面 （ 书 page29） B 2、试画出物 AB 经过凸面镜所成的像 A B (虚像 ) B A B H F F1 H1 H1 F1 -f1 f1 F2 -f2 H2 H2 F2 f2 F H F 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ VI） 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ VII） 班 级 学 号 姓 名 成 绩 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年
7、4 月 1 日 2014 年 4 月 4 日 二、 填空题（本题共 6 分，每空 1 分） 1、解析法求像中，以光学系统 焦点 为原点的物象位置关系，称为牛顿公式，相 应公式为 xx ff ；以光学系统 主点 为原点的物象位置关系，称为高斯公 三、 填空题（本题共 4.5 分，每空 0.5 分） 1、一个位于 空 气中焦 距 等于 25cm 的 光学系 统 ， 其 光焦度为 4 折 光 度 ； （光 焦度的单位为折光度记为 D，是 m 的倒数关系） 式，相应公式为 f f 1； 2、 直径为 100mm 的球 形 透镜 ， f 75mm,l 25mm, 其像方主面位于 球心 处， l l 2、
8、理想光学系统两焦距，物方焦距和像方焦距同介质折射率之间的关系表达式为 f n 物方主面 位 于 球心 处 ； （这题 描 述清楚 些 都 可 以） 3、 f 100mm, 折射率为 1.5 的玻璃薄透镜位于空气中时，设其两面曲率相等，则半 径 r 100mm ， r -100mm 。 f 100mm, 的空气薄透镜位于折射率为 1.5 。若光学系统中包括反射面，则两焦距之间的关系由反射面个数决定，设 1 2f n 的玻璃中时，设其两面曲率相等，则半径 r 66.67mm ， r -66.67mm 。 （所 反射面个数为 k ，则物方焦距和像方焦距同介质折射率之间的关系表达式为 f (1)k 1
9、 n 。 f n 二、计算题（本题共 4 分） 已知： f 0 ， f f ,l 2 f , y ，求： l , 1 2 有的题别忘记单位） 4、平行光管是一种产生 平行 光的装置，被照明目标需位于平行光管物镜的 物方焦平面 处。 （焦平面一定说明白是哪个） 二、计算题（本题共 5.5 分） 已知：焦距 f1 100mm; f2 100mm 的两个薄透镜组成一个光组，透镜间隔： 1 1 1 2 f l 2 f 3 1 d 100mm, 求合成光组的焦距和光焦度，并用作图法确定物方和像方主面 H , H 的位 由 得： l 则 置 l l f 3 l 2 f 3 由组合系统焦距公式可得： 1 1
10、 1 d 1 1 100 1 f f f f f 100 100 100 100 100 1 2 1 2 x 得 f 100mm 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ VIII） 光焦度为： 班 级 学 号 姓 名 成 绩 1 f 1 0.1m 10D 2014 年 4 月 8 日 首先注意这题目说的是薄透镜，有的同学没有近似表示 作图法求系统主面如下图所示， 1 四、 填空题（本题共 6 分，每空 1 分） 1、平面镜成 像 特性： 平 面镜成 完善 像 （完善 ， 非完善 ） ， 正 立的像 与 物等距离 分布在镜面两边，大小 相同 ，虚实 相反 。 1 F1
11、2 2 H H F2 F1 F2 F f 2、入射光线方向不变，单块平面镜绕垂直于入射面的轴旋转 时，反射光线将旋转 2角，当夹角 的双平面镜整体转动 角时，出射光线方向 不变 。 3、光线经过夹角为 22.5o 的双平面镜 2 次反射后，出射光线相对入射光线偏转 45o 。 二、画图题（本题共 4 分） 试判断下图各棱镜或棱镜系统转向情况。设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐 标系。 y z x y z x y P z 物镜 x y z y z z x y x z 目镜 x y m 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ IX） 2013 2014 学 年 第 二
12、学期 工程光学 随堂测试 （ X） 班 级 学 号 姓 名 2014 年 4 月 15 日 成 绩 班 级 学 号 姓 名 2014 年 4 月 18 日 成 绩 五、 填空题（本题共 4 分，每空 1 分） 1、通过厚度为 d ，折射率为 n 的平行平板观察物体与直接观察物体相比，看到的物 六、 填空题（本题共 4 分，每空 1 分） 1 1、写出折射棱镜最小偏向角的表达式 sin (m ) n sin 。 体大小 相等 ，位置向 人眼 方向移动 (1 1 )d 。 n 2 2 2、 当光线垂直 入 射到折 射 率 n 为 1.5， 折射角 为 10o 光楔时 ， 出射光 线 的偏向角 2、
13、折射棱镜折射角 60o ， c 光的最小偏向角 42o15 ，试求棱镜光学材料的折射 率为 1.557 。 二、简答题（本题共 6 分） 在 2 倍成像系统的物方和像方光路中分别加进 n 1.5,d 15mm 的平行平板，引 起的像面位移情况是否相同？ 位移量各为多大？ （ 1） 平行平板放在物方时： 为 5o 。 3、 折射棱镜可 作 为分光 元 件 ， 当 白 光通过 折 射棱镜 后 ， 红 色 光 偏向角 最 小 （红， 紫 ） ； 紫 色光偏 向 角最大。 二、计算题（本题共 6 分） 有一等边折射棱镜，其折射率为 1.52，求光线经过棱镜的两个折射面折射后产生最 小偏向角时的最小偏向
14、角和入射角。 1 1 l 1 位移量 l d (1 ) 15(1n 1.5 ) 5mm ，又由 2 , 得： l 由 sin (m 2 ) n sin 2 ，且 600 ,n 1.52 l 10mm （ 2） 平行平板放在像方时： 得： 38.93o I1 I2 I o 位移量 l d (1 1 ) 15(1 1 ) 5mm 由 I I ，得： 1 49.47 2 1 2 n 1.5 所以，平行平板放在物方和像方引起的像面位移情况不同 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ XII） 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ XIV） 班 级
15、学 号 姓 名 2014 年 4 月 29 日 成 绩 班 级 学 号 姓 名 2014 年 5 月 13 日 成 绩 七、 填空题（本题共 4 分，每空 1 分） 1、限制轴上物点成像光束宽度的光阑是 孔径光阑 ，而 渐晕光阑 在 其基础上进一步限制轴外物点的成像光束宽度。 2、测量显微镜的孔径光阑放置在 显微物镜的像方焦面处 ，视场光阑放置在 一 次实像面处 。 二、计算题（本题共 6 分） 将一个焦距为 40mm，直径为 30mm 的薄透镜做成放大镜，眼瞳放在透镜像方焦点 上 ， 眼瞳 直 径为 4mm,物 面 放在透 镜 物方焦 点 上 ， 试 问 ： （ 1） 哪 个 是孔径 光 阑
16、 ， 哪个 是视场光阑 ； （ 2）入 瞳 在哪里 ？ 物方半 孔 径角等 于多 少？ （ 3）入 射 窗在哪 里 ？ （ 1） 眼瞳是孔径光阑，透镜框是视场光阑； （ 2） 入瞳在物方无限远处，物方半孔径角： 2.86o; （ 3） 透镜是入射窗 八、 填空题（本题共 5 分，每空 1 分） 1、为减小测量误差，测量仪器一般采用 物方远心 光路，请选择该光路具有的哪 些属性（多选） （ 物方主光线通过物方焦点。 像方主光线经像方 焦点。 物 方主光 线 平行于 光 轴。 像 方主光 线 平 行 于光轴 。 ） 2、能在像平面上获得清晰像的沿光轴方向的物空间深度称为 景深 。 3、照相物镜的相
17、对孔径的表达式为 D / f ，相对孔径越大，景深越 小 。 二、简述题（本题共 5 分） 简述物方远心光路在显微镜系统中消除测量误差的原理？ 书 page65-66，论述清楚即可 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测试 （ XV） 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试（ XVI） 班 级 学 号 姓 名 2014 年 5 月 16 日 成 绩 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 5 月 22 日 九、 填空题（本题共 10 分， 1、 2 题每空 0.5 分，其他每空 1 分） 1、光度学中，发光强度是国际单位制中七个基本量之一，其单
18、位为 卡德拉 ， 符号为 cd 。 2、光通量的单位为 流明 ，符号为 lm ；光照度的单位为 勒克斯 符号为 lx 。 3、国际上规定 ： “ 一 个 光源发 出 频率为 540 1012 Hz 的单色光 ，在 一定方向 的 辐 射强度 为 1/ 683W / sr ，则此光 源 在该方 向 上的发 光 强度为 1 坎德 拉 ” 。 4、 发光强 度 为 1cd 的 匀强点 光 源 ， 在 单位立 体 角内 发 出的光通 量 为 （ 多 大） 1lm 。 5、明视觉光谱光效率函数和暗视觉光谱光效率函数两者峰值所对应的波长分别为 555nm ， 507nm 。 6、照度平方反比定律：点光源在被
19、照表面上形成的照度与被照面到光源距离的平方 成 反比 （正比 ， 反比 ） 。 7、光在元光管内传播，各截面上的光亮度（大小关系） 相等 。 8、余弦辐射体在各方向的光亮度（大小关系） 相同 。 十、 填空题（本题共 10 分， 1、 2、 8 题每空 1 分，其他每空 0.5 分） 1、 轴上像点的照度与孔径角正弦的平方 成 正比 （ 正比，反比 ） ，与线放大率的平 方成反比。 2、轴外像点 的 光照度 随 视场角 的 增 大而 减小 （ 增大， 减 小 ） 。 3、 单色光 成 像会产 生 性质不 同 的五种 像 差 ， 即 球差 ， 彗 差 （正 弦 差） ， 像 散 ， 场曲 和 畸
20、变 ， 统 称为单 色 像 差 。 （彗字别 写 错） 4、不同色光的成像差异称为 色差 。它分为位置色差和速率色差两种。 5、计算和校正像差时，谱线选择的原则是：对光能接收器的 峰值 （中心、 峰值）的谱线进行校正单色像差；对接收器所能接收的波段范围 两端 附近 的谱线消色差。 6、轴上点发出的同心光束，经光学系统各个折射面折射后，不同孔径角 U 的光线交 光轴于不 同 点上 ， 相对 于 理想像 点 的位置 有 不同的 偏 离 ， 这种偏离 称 为 球差 。 7、 常利 用 齐明点 的 特性来 制 作齐明 透 镜 ， 以增大 物镜 的 视 场 角 （视 场 角， 孔径角 ） ， 用 于显微
21、 或 照明系 统 。 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 5 月 27 日 一、 填空题 1. 一个人的近视程度是 -5D（屈光度 ） ，调节 范 围是 5D，则其远点距 离是 -200 mm;其近点距离是 100 mm;佩戴 200 度的近视镜， 则该镜的焦距是 500 mm。 戴上该近视 镜 后 ， 看清的远点距离是 mm，近点距离是 mm。 2. 为了工作舒适 ， 习惯上把物或像至于眼前 250 mm 处 ， 称此距 离为明视距离。 3. 若远点位于眼 前 （前 、 后 ） 有限距离 ， 称 为 近视眼 。 用 负
22、 （正 、 负）透镜进行校正，方能看清无限远点。 4. 良好照明下，人眼所能分辨的物点间最小视角为 视角鉴别率 。 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试 XVIII 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 5 月 30 日 一、简答题（本题 2 分） （ 1）写出显微镜分辨本领的数学表达式，注明物理量的含义？（ 2）指出 提高显微镜分辨本领的途径有哪些？ Page48 根据显微镜分辨率的表达式 ， 可知显微镜能够分辨的最小距离与工作波长 成正比，与显微镜的数值孔径成反比，所以可通过以下途径提高显微镜分 辨本领 ： （ 1）增大数值孔径 NA，即增大孔 径 角 U
23、 或加大物方折射率 n. (2)缩短工作波长。 二、计算题（每题 4 分） 1、 一个放大镜的焦距为 50mm， 通光孔径为 50mm， 眼睛距放大镜为 125mm， 经放大镜所成的像位于明视距离 250mm 处 ， 试 求 ：（ 1） 视觉放大 率 ; （ 2） 渐晕系数为 50%的线视场。 由公式 D 1P 250 1125 3.5 f f 50 50 （ 2） tan 2R 50 0.2 带入 tan，得 tan= 0.2 0.057 2P 2 125 因为当人眼直接观察时， tan 3.5 tany ，所以 2 y 2D tan(2 250 0.057)mm 28.5mm D 12.5
24、 125 500 1250 物镜 NA 显微镜 物镜 目镜 1 0.25 0.65 1.25 10 40 100 5 10 50 100 200 400 500 1000 或者 2 y 2 250 tan 500 D 2 125 100mm 2 y 500h 500 25 28.57mm lz 3.5 125 2、 要求分辨相距 0.000375mm 的两点 ， 用 =0.00055mm 的可见光斜照明。 试求 ： （ 1）此显微物镜的数值孔径 NA； （ 2） 若要求两点放大后的视角为 2，则显微镜的视放大率等于多少？ （ 3）物 镜 和目镜各为多少倍？ （ 1） 物被倾斜照明时 ： 0.5
25、得 NA 0.50.5 0.00055 0.7333 NA 0.000375 （ 2）如果人眼放在明视距离处直接观察时，其张角为 tan0.000375 0.0000015 250 tan tan 2 386.7 tan 0.0000015 （ 3）根据表应选用 40 倍物镜和 10 倍目镜 显微镜的视放大率 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试 XIX 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 6 月 3 日 一、填空题（本题 8 分，每空 1 分） 1. 10 倍望远镜，出瞳口径为 5mm，入瞳口 径 为（ 50mm ） ，理论分辨率 为（ 2.8 ）。 2.
26、 倍望远镜的角放大率等 于 （ ） ， 垂轴放大率 为 （ 1/ ） ， 它与 焦距 f 的系统组合，组合系统的焦距为（ f ）。 3. 无限远两点对人眼张角为 1， 需要用物镜 口 径至少等 于 （ 140 ） mm， 视放大率 （ 60 ） 倍的望远镜才能看清这两 点 （ 工作波长为 0.55m ）。 2013 2014 学 年 第 二 学期 工程光学 随堂测 试 XX 班 级 学 号 姓 名 成 绩 2014 年 6 月 10 日 一、填空题（本题 10 分，每空 1 分） 1. 照相机镜头的 F 数由 2 变到 2.8 时，像面照度是原来的（ 4 0 . 5 1 7 . 8 4 /0.5 ）倍，景深较原来（ 增大 ） ，理论分 辨 率比原来（ 减小 ）。 2. 采用变焦距镜头摄影，当焦距连续变大时 ， 相对孔径 （ 不变 ） ，像尺 寸（ 增大 ） ，视场角（ 减小 ）。 3.（ 长焦 ） （选择 “ 长焦 ” 或 “ 广角 ” ） 照 相镜头景深较小。 D 4. 目视仪器视度调节范围为 5 视度 ， 目镜焦距为 20mm ， 目镜的总移动量 4. 照相物镜相对孔径的表达式 为 （ ） ， 相对 孔 径越大 ， 景深 越 （ 小 ）。 f 为（ 2mm ）。 5. 在摄影系统中，相对孔径的倒数称为（ 光圈数 /F 数 ）。
