1、精選優質文檔-傾情為你奉上淮 海 工 學 院 13 - 14 學年 第 1 學期 工程光學 試卷(A閉卷)題號一二三四五（1）五（2）五（3）五（4）五（5）總分核分人分值10202510661076100得分一、 判斷題（本大題共10小題，每題1分，共10分）（ ）1、光從介質中傳播時一定沿直線傳播。（ ）2、光從一點傳播到另一點，其路跡并不隨意，而是沿光程為極 值的路徑傳播的，即光程為極小、極大或穩定值。（ ）3、無限遠點與有限遠點的等光程反射面為拋物面。（ ）4、眼球等效一架可調焦可變動光圈的照相光學系統，其物像方 空間焦距相等。（ ）5、凸透鏡一定是正透鏡，凹透鏡一定是負透鏡。（ ）6

2、、一束光從一種介質進入另一種介質時，其光亮度不變。（ ）7、單個折射球面構成的系統，物方主點、像方主點都重合于球 面頂點。（ ）8、余弦輻射體是指發光物體在各個方向上的光亮度相同。（ ）9、對同一種均勻介質，不同波長的光對應的折射率不同，其中 紅光對應的折射率比藍光大。（ ）10、顯微鏡用于測量長度時，在物鏡的實像面上放一刻有標尺 的透明分劃板，分劃板與物鏡間距離固定，但物距不一定能 調到使像正好成在分劃板上，這樣就產生測量誤差。解決此 問題的辦法是在物鏡像方焦面上安放一個視場光闌。2、 選擇題（單選，每題2分，共20分）（ ）1、一個物方、像方折射率相同的折射光學系統對實物成像時， 其垂軸放

3、大率 -10，則結論正確的為： A、成正立放大的虛像 B、成倒立縮小的虛像 C、成倒立縮小的實像 D、成正立縮小的實像（ ）2、在光學系統中，下列沒有共軛關系的是 A、入瞳和出瞳 B、入窗和出窗 C、物方主點和像方主點 D、物方焦點和像方焦點（ ）3、對于柯勒照明，正確的陳述是 A、光能利用率高 B、照明面的光照度均勻 C、照明系統的出瞳與后接系統的入瞳銜接 D、以上說法都不對（ ）4、在望遠系統中加入場鏡后，與原系統相比發生變化的量是 A、像方視場角 B、視覺放大率 C、出瞳距 D、出瞳直徑（ ）5、倍視覺放大率的望遠鏡，它的角放大率，垂軸放大率和 軸向放大率的關系為 A、=，=，=2 B、

4、=，=1/，=1/2 C、=1/，=，=1/2 D、=1/，=1/，=2 （ ）6、以下幾種初級像差中，當視場很小時就需要考慮的是 A、畸變 B、慧差 C、像散 D、場曲（ ）7、在校正球差時，一般只考慮一、二級球差的影響，當校正邊 緣帶hm的球差為零時，殘余球差的最大值出現在 A、0.85hm 處 B、0.707hm 處 C、0.50hm 處 D、0.25hm處（ ）8、一物體經理想光學系統后成放大的實像，當物體向光學系統 方向移動一微小距離時 A、其像變大 B、垂軸放大率的絕對值變小 C、角放大率的絕對值變大 D、軸向放大率的絕對值變小（ ）9、下列像差中只與孔徑角有關的是 A、球差 B、

5、畸變 C、細光束場曲 D、倍率色差（ ）10、在物鏡和像面之間加一厚為d折射率為n的平行平板后， 像面位置將 A、向后移動d/n距離 B、向前移動d/n距離 C、向后移動（1-1/n)d距離 D、向前移動(1-1/n)d距離3、 填空題（每空1分，共25分）1、光就其本質而言是一種電磁波，在真空中光波波長范圍大致1mm10nm，其中可見光波長范圍在 之間，波長 的光稱紅外光，而波長 的光稱紫外光。2、 如圖所示為兩個透明介質的分界面，折射率分別為n=1、n=1.5，試導出一對有限遠共軛點成完善成像的單個折射面的面形方程 。 3、 節點是角放大率等于+1的一對共軛點，若理想光學系統的物方像方焦距

6、分別為f和f ，則以焦點為原點的節點位置xJ= ，xJ= 。4、 光楔頂角為折射率為n，當兩光楔主截面平行，兩楔角方向相同、相反和反向相同時，出射光線方向如何？其偏向角a= ，b= ，c= 。5、孔徑光闌經前面光學系統成的像叫 ，經后面光學系統成的像叫 。視場光闌經前面光學系統成的像叫 ，經后面光學系統成的像叫 。6、望遠系統中，若孔徑光闌位于物鏡像方焦面上稱 ，可用來準確測 ；若孔徑光闌位于物鏡物方焦面上，稱 ，可用來準確測 。7、 一面積為1cm2 的余弦平面輻射體，光通量為100lm，則光亮度L= ，平面法向光強度IN= ，光出射度M= 。與平面余弦輻射體正對方向有一平面物，兩平面平行相

7、距1m，中心在同一法線軸上，平面物面積10cm2，則平面物上光照度E= 。8、 對于單個折射球面，有三個特殊物點位置不產生球差，他們是（1） ，（2） ，（3） ，稱齊明點。9、照相機照相認為物在無限遠，膠片曝光量與膠片上照度有關，光圈數F擴大一倍，照度將 倍。四、作圖題 （10分）1、用作圖法求下面圖中物點A的像點A（3分×2=6分）2、 畫出二次反射直角棱鏡的展開圖，并寫出光軸長度L（2分）3、 圖為斯密特屋脊棱鏡，設輸入為右手坐標系，畫出相應的輸出坐標系。（2分）5、 計算題（35分）1、（6分）有一光線以300角入射于n=1和n=1.5的平面分界面上，若以入射點為原點，法線從

8、空氣指向介質為y軸，界面方向為x軸，寫出入射光線A、反射光線A和折射光線A的矢量式。2、 （6分）一平凸透鏡，r1=50mm，r2=，d=10mm，n=1.5，一高為5mm的物體垂直光軸放置，離透鏡凸面-20mm，求像的位置和像高。3、（10分）一光學系統由兩透鏡組成，焦距分別為100mm和50mm，相距為20mm，求組合焦距和基點位置，并在圖上標出。一物高為10mm，距第一透鏡30mm，則求像的位置和像高。4、 一顯微鏡物鏡的垂軸放大倍率=-5x，數值孔徑NA=0.2，共軛距L=240mm，物鏡框是孔徑光闌，目鏡焦距f e=25mm。（1） 求顯微鏡的視覺放大率（2） 求出射光瞳直徑（3）

9、求出射光瞳距離（鏡目距）（4） 斜入射光照明時，=0.55m，求目鏡的通光孔徑。（5） 求物鏡通光孔徑（6） 設物高2y=4mm，漸暈系數K=50%，求目鏡的通光孔徑。5、 （6分）一放大鏡焦距f =25mm，通光孔徑D=20mm，眼睛距放大鏡為50mm，像距離眼睛在明視距離250mm，漸暈系數K=50%，試求：（1）視覺放大率；（2）線視場；（3）物體的位置 有關公式 淮 海 工 學 院 13 - 14 學年 第 1 學期 工程光學 試卷(A卷閉卷)答案1、 判斷題1、 × 2、 3、 4、× 5、× 6、× 7、 8、 9、× 10、2、

10、選擇題1、 C 2、D 3、B 4、C 5、B 6、B 7、B 8、A 9、A 10、C3、 填空題1、380760nm 大于760nm 小于400nm2、3、 f f4、 2（n-1) 0 2、-(n-1)5、 入瞳 出瞳 入窗 出窗6、 物方遠心光路 物高度 像方遠心光路 物距7、 106/=3.18×105cd/m2 31.8cd 106lm/m2 31.8lx8、 （1）L=0（L=0，=1）（2）L=r(=L,=n/n), (3)L=(n+n)r/n(L=(n+n)r/n,=n2/n2)9、 縮小1/4倍4、 作圖題1、2、3、5、 計算題1、2、3、解：=1+2-d12=

11、1/100+1/50-20/100×50=13/500 f=500/13=38.46mm （2分） lF =f(1-d/f1)=38.46×(1-20/100)=30.77mm（1分） lH=lF-f=30.77-38.46=-7.69mm （1分） lF=-f(1-d/f2)=-38.46×(1-20/50)=-23.08mm （1分） lH=lF-f=-23.08+38.46=15.38mm （1分） 圖（1分） l=-(30+15.38)=-45.38mm1/l-1/(-45.38)=1/38.46 ,l=252.21mm （1分） l*2=252.21-7

12、.69=244.5mm （1分） y=ly/l=252.21×10/(-45.38)=-55.58mm （1分）4、解：（1）e=250/fe=10，=e=-50x （1分） (2)物鏡，l-l=200,l/l=-5, l=-40mm,l=200mm 1/lz-1/(-200-25)=1/25,lz=28.125mm NA=nsinu sinu=0.2 tanu=0.204 孔徑光闌口徑D=2×tanu×(-l)=2×0.204×40=16.32mm 出瞳直徑D=16.32×28.125/225=2.04mm （1分） (3) lz=

13、28.125mm （1分） (4) =0.5/NA=0.5×0.55×10-3/0.2=0.00138mm （1分） (5)D物=D孔=16.32mm （1分） (6)D目/2×（200+25）=2/40， D目=22.5mm （2分） 5、 解：（1） 淮 海 工 學 院 13 - 14 學年 第 1 學期 工程光學 試卷(B閉卷)題號一二三四五（1）五（2）五（3）五（4）五（5）總分核分人分值1020241069696100得分一、判斷題（本大題共10小題，每題1分，共10分）（ ）1、物經一光學系統后在某處成一實像，現若在像處放物，則 必在原物處能接收到像

14、。（ ）2、如圖為實物點P經光學系統二個面折射成像的光路圖，由 于P在折射率n3的空間中，所以P像對應的折射率為n3。（ ）3、平行平板成像時有像散，只有在近軸區以細光束成像時才 成完善像。（ ）4、近視眼的遠點在人眼前有限距離處，而遠視眼的遠點在眼 后有限距離處。（ ）5、相同輻射功率不同波長的光對人眼的視覺靈敏度相同。（ ）6、遠處物體通過望遠鏡系統后所成的像是一個放大的像。（ ）7、在非均勻介質中傳播的光線是曲線，并且向折射率大的方 向偏折。（ ）8、單正透鏡產生負球差，單負透鏡產生正球差，因此它們組 合后可以校正球差。（ ）9、對于一個鏡頭的物像共軛距必在4f ,)之間，且對給定 共軛

15、距時有兩個垂軸放大率1和2，并成倒數關系1=1/2 滿足物像交換原則。（ ）10、凸透鏡一定是正透鏡，凹透鏡一定是負透鏡。2、 選擇題（單選，每題2分共20分）（ ）1、將兩個焦距分別為f 1和f 2的已知光組組合在一起，下列 敘述正確的是 A、若f 1和f 2均為正值，則組合后的光組焦距f 為正 B、當光學間隔=0時，組合后光組的光焦度為0 C、當光學間隔增大時，組合后光組的焦距值變大 D、當兩光組密接時，組合光組的焦距f =f 1+f 2（ ）2、在生物顯微鏡系統中加入場鏡后，將會出現下列哪種情況 A、系統的視覺放大率變化 B、出瞳距變大 C、在保證相同漸暈系數的情況下，目鏡的通光口徑變小

16、 D、在保證相同漸暈系數的情況下，物鏡的通光口徑變小（ ）3、在用照相機拍攝景物時，要獲得較大的景深，應該 A、增大照相系統的入瞳直徑 B、將對準平面置于無窮遠處 C、選用長焦距鏡頭 D、增大光圈數（ ）4、一個焦距為50mm的放大鏡，眼睛到它的距離為125mm， 物體經放大鏡成像在明視距離處，放大鏡的視覺放大率為 A、6 B、5 C、3.5 D、2.5（ ）5、1w的單色鈉燈（=0.5893m，V（）=0.80）與多少w 的單色紅燈（=0.700m，V（）=0.0041）對人眼的刺激 程度等效。 A、195.12w B、683w C、0.w D、0.w（ ）6、在物鏡和像面之間加一厚為d折射

17、率為n的平行平板后， 像面位置將 A、向后移動d/n距離 B、向前移動d/n距離 C、向后移動（1-1/n)d距離 D、向前移動(1-1/n)d距離（ ）7、要分辨相距500nm的兩點， 用500nm波長的可見光斜照 明，可求得所需顯微鏡的數值孔徑NA。若采用40倍的物鏡 和15倍的目鏡，則觀察結果為 A、物鏡分辨率未被充分利用 B、有效放大 C、無效放大 D、不確定（ ）8、在望遠系統中加入場鏡后，與原系統相比有變化的是 A、像方視場角 B、視覺放大率 C、出瞳距 D、出瞳直徑（ ）9、倍視覺放大率的望遠鏡，它的角放大率，垂軸放大率 和軸向放大率的關系為 A、=，=，=2 B、=，=1/，=

18、1/2 C、=1/，=，=1/2 D、=1/，=1/，=2 （ ）10、在校正球差時，一般只考慮一、二級球差的影響，當校正 邊緣帶hm的球差為零時，殘余球差的最大值出現在 A、0.85hm 處 B、0.707hm 處 C、0.50hm 處 D、0.25hm處3、 填空題 （每空1分，共24分）1、 對各向同性正常色散的介質，波長長的紅光的折射率 于波長短的紫光的折射率，即光線經介質折射后向折射率 的方向偏折。（填大、小、等于、不變或無關）2、 如圖為實物P，經光學系統后最終成虛像P，折射率分別為n1、n2和n3，則虛像P對應的空間折射率為 。3、 一束光線入射于平面鏡后反射，若平面鏡以通過入射

19、點垂直入射面的軸向某一方向旋轉角，則反射光線沿 方向旋轉 角。雙平面鏡的夾角為，入射光線依次在二平面鏡各反射一次，則出射光線與原入射光線之間的夾角為 ，與入射角 。4、 限制光束的光學元件邊框或帶孔的薄金屬片叫光闌，按用途可分為 、 、 、 。5、 有一等邊三棱鏡，鈉黃光在棱鏡的兩個折射面折射后的最小偏向角為38.60，則此時光線的入射角I1= ，該棱鏡的折射率n= 。6、 一架照相機，物鏡焦距f =70mm，取相對孔徑D/f =1/3.5，在對準距離p=3m進行拍攝，人眼極限分辨率為=1，則近景平面位置p2= ，遠景平面位置p1= ,景深= 。7、 單色像差有 五種，色差有 二種。8、 軸外

20、物點發出充滿孔徑的上下光線對經光學系統后的交點不再在物點通過孔徑中心的主光線上，交點到主光線的垂軸距離叫 ，交點到高斯像面的軸向距離叫 。軸外物點發出充滿孔徑的前后光線對經光學系統后的交點與前述上下光線對的交點的軸向距離叫 。 9、 機械補償式變焦距光學系統，可依靠變倍組的線性軸向移動，補償組的 移動達到改變系統焦距。對照相或電影攝像可認為x，則變焦比 變倍比。物像平面固定時，各個透鏡移動引起的各共軛距變動的代數和為 。 4、 作圖題 （10分） 1、用作圖法求物點P、物AB的像點P及像AB（3分×2=6分） 2、 畫出300直角棱鏡的展開圖，并寫出光軸長度（設入射光束孔徑D=斜邊長

21、/2） （2分）3、 圖為五角屋脊棱鏡，設輸入為右手坐標系，畫出相應的輸出坐標系。（2分）5、 計算題（36分）1、 （6分）一束平行細光束入射到一半徑r=50mm折射率n=1.6的玻璃球上，求其會聚點的位置。如果其凹面鍍反射膜，則反射光束又經前表面折射后最終會聚點的位置又在何處？虛實如何？2、 （9分）一等凸厚透鏡，n=1.5，r1=100mm，r2= -100mm，d=20mm，試求透鏡的焦距和基點位置。如果l1= -500mm，問像在何處？如果平行光入射時，使透鏡繞一和光軸垂直的軸轉動，而要求像點位置不變，則該軸應裝在何處？3、 一開普勒望遠鏡系統，物鏡焦距f o=108mm，通光口徑為

22、30mm，目鏡的焦距f e=18mm，通光口徑為20mm,如果系統中沒有視場光闌，問望遠鏡的最大極限視場角等于多少？漸暈系數K=0.5的視場角等于多少？4、 （9分）為看清1km處相隔30mm的兩個點（設1=0.0003rad），若用開普勒望遠鏡觀察，則：（1） 求開普勒望遠鏡的視覺放大率（2） 若筒長L=110mm，求物鏡和目鏡的焦距（3） 物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離（4） 為滿足工作放大率要求，求物鏡的通光孔徑（5） 視度調節在±5D(屈光度），求目鏡的移動量（6） 若物方視場角2=60，求像方視場角（7） 漸暈系數K=50%，求目鏡的通光孔徑5、 （6分）某攝影鏡頭f =

23、60mm，F=4，畫幅尺寸為24×36mm2 ，孔徑光闌位于鏡頭后方15mm處，求：（1） 鏡頭視場角（2） 入瞳、出瞳的位置和大小（3） F數調至8時，像面光照度變化多少？ 有關公式淮 海 工 學 院 13 - 14 學年 第 1 學期 工程光學 試卷(B閉卷)答案1、 判斷題1、 2、× 3、 4、 5、× 6、× 7、 8、 9、 10、× 2、 選擇題1、 B 2、C 3、D 4、C 5、A 6、C 7、C 8、C 9、B10、B3、 填空題1、 小 大2、 n33、 同一 2 2 無關4、 孔徑光闌 視場光闌 漸暈光闌 消雜光光闌5、 300 1.5163 6、 2.875m 3.136m 0.261m7、 球差、慧差（正弦差