廈門大學應用光學課程試卷物理與機電學院機電工程系二、三年級測控專業主考教師：張建寰 試卷類型：（A卷）一、 名詞解釋（每小題2分，共20分）1、 視見函數人眼對不同波長的光的視覺強度與對波長為555nm光的視覺強度之比。2、 景深像面上可以得到清晰像的物空間的最近與最遠點的距離。3、 場鏡在系統光學特性不變的情況下，在物鏡的像平面或與像平面很靠近的位置加入一個透鏡，使成像光束在目鏡上的投射高度降低，以使目鏡組的口徑減小，該透鏡稱作場鏡。4、 棱鏡展開把棱鏡的主截面沿著它的反射面展開，取消棱鏡的反射，以平行玻璃板的折射代替棱鏡的折射，使研究大大簡化，這種方法稱作棱鏡的展開。5、 漸暈視場邊緣的成像光束的小于軸上成像光束的現像，稱為漸暈6、 視放大率同一目標用儀器觀察時的視角和人眼直接觀察時的視角的正切之比，表示儀器對目標的放大效果，稱之為儀器的視放大率。7、 立體角任一形狀的封閉錐面所包含的空間8、 球差球面光學系統使不同孔徑光束的出射光束的聚交在軸上不同點，為表示對稱光線在光軸方向上的離散程度，用不同孔徑光線對理想像點的距離來表示，稱之為球差。9、 相當空氣層棱鏡展開后的平行玻璃板的對物體成像，相當于穿過厚度為L/n的空氣厚度后光線平線一段距離，光線在平行玻璃板上的投射高度與空氣層的投射高度相同，以此來研究棱鏡展開后的平行玻璃板成像，將厚度為L/n的空氣稱作平行玻璃板的相當空氣層。10、 主平面垂軸放大率為1的一對共軛面。二、 填空（每小題2分，共20分）1、（1） 光線從光密介質入射到光疏介質（2）入射角大于臨界角。2、用垂軸放大率判斷物、像虛實關系方法：當0時 物像虛實相反 0時 物像虛實相同 3、物、像位置相對于光學系統的 焦點 來確定的稱為牛頓公式，相對于光學系統的 主點 來確定的稱為高斯公式，如已知光學系統的物、像方的介質折射率分別為n及n，則理想光學系統中兩焦距間的關系為 4、光學系統的垂軸放大率、軸向放大率及角放大率之間的關系為 5、一光學系統由焦距分別為：的兩光組組成，兩光組間光學間隔為，則組合系統的物、像方焦距分別為=，= 6、平面反射鏡成像的垂軸放大率為 1 ，物像位置關系為 鏡像 ，如果反射鏡轉過角，則反射光線方向改變 2 7、限制進入光學系統的成像光束口徑的光闌稱為 孔徑光闌 ，限制成像范圍的光闌稱為 視場光闌 ，孔徑光闌經前面光組在光學系統物空間所成像稱為 入瞳 ，經后面光組在光學系統的像空間所成的像稱為出瞳 8、目視光學系統設計時要滿足二個基本要求： 擴大視角 ， 出射平行光 9、光學系統的光能損失主要有兩種： 反射損失 ， 吸收損失 10、單色光軸外像點的性質不同的五種像差為： 球差 彗差 場曲 像散 畸變 ，色差有兩種，即 軸向色差 垂軸色差 三、 原理闡述（20）1、 費馬原理及數學描述（4分）光從空間一點傳輸到另外一點，總是沿光程為極值的路徑傳播。2、 棱鏡轉動定理及符號表示（4分）物不動，當棱鏡線空間某一軸P轉動角時，像先繞P的像P轉（-1）n-1角，再繞P轉角。符號表示：A=（-1）n-1P+P3、 折射定律（4分）折射光線與入射光線位于同一平面內，4、 望遠鏡的工作原理及視放大率公式（8分）無限遠處物成像在物鏡的像方焦平面上，而物鏡的像方焦平面與目鏡的物方焦平面重合，則再經目鏡出射的光線為平行光，即再經目鏡成像于無限遠處。四、 計算題（每小題15分，共30分）1、 6倍雙目望遠鏡系統中，物鏡焦距為108mm，物鏡口徑為30mm，目鏡口徑為20mm，如系統中沒有視場光闌，問該望遠鏡最大極限視場角等于多少？漸暈系數KD=0.5時的視場角等于多少。解：望遠鏡系統的視放大率公式：極限視場角是剛好進入系統一條光線所對應的視場角，如圖所示。將代入上式，可得因此，最大視場角為5.665CBDO2O1FOFeGEf=108當KD=0.5時，即經過物鏡節點的一條光線剛好在目鏡上的投射高度為目鏡的邊緣。由幾何關系得：即此時的視場角為4.5382、 如圖所示的照明系統，在15m遠的地方照明直徑為2.5m的圓形屏，要求達到屏上達到的平均照度為50lx，聚光鏡的焦距為150mm，通光直徑為150mm，假定燈泡選用鎢絲充氣燈，其光視效能K=15 lm/w，求：（1） 燈泡的發光強度及燈泡通過聚光鏡后在照明范圍內的平均發光強度；（2） 燈泡的功率和位置。解：在均勻照明情況下，像面接受的總的光通量為：在照明空間的光錐