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1、 一、概念题（共 20 分，每题 5 分）1、辐射能 2、景深 3、角放大率 4、正弦条件 二、填空题（共 33 分，每空 3 分）1、反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的 传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于 光学系统的像质评价。3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着 的增大而降低。4、光学玻璃一般分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常 玻璃具有低折射率低色散，通常 玻璃具有高折射率、高色散。5、现有一个厚度为mmd15，折射率5.1n的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则
2、等效空气平板的厚度为 。6、望远系统又可称为无焦光学系统，其光焦度为 。若现有一伽利略望远镜，该系统物镜焦距mmfo200，目镜焦距mmfo25，则筒长为 。7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为 。8、有一相对孔径为 1：2 的照相物镜，若入射光的波长为nm555，则其物镜的分辨率为 。三、回答问题（共 32 分，每题 8 分）1、请画出开普勒望远镜的原理光路图，并画图说明该望远镜出射光瞳的位置及大小。2、采用 1的对称式光学系统能够校正哪几种几何像差？为什么？3、如何理解显微镜的有效放大率？若一显微物镜上标明17.0/170mm；65.0/40，为使显微镜达到 600 倍
3、的放大率，应选用多大倍率的目镜？4、请画图说明什么是位置色差？若一双胶合薄透镜两个透镜的光焦度分别为21,，材料分别为2211,;,DDDDnn，试写出该双胶合薄透镜组满足消色差的条件。四、计算题（共 50 分，每题 10 分）1、已知显微镜的视觉放大率为300，目镜的焦距为mmfe20，求 1）显微镜物镜的放大率；2）假定人眼的极限分辨率为60，问使用该显微镜观察时，能分辨的两物点的最小距离为多少？2、一光学系统由凹、凸两个反射镜构成，凹面反射镜 A的焦距大小为mm100，凸面反射镜 B 的焦距大小为mm250，将两反射镜相对放置且二者相距为mm200，将一高为mm40的物体置于两反射镜之间
4、，并垂直于光轴放置，且物体 C离反射镜 A的距离为mm150，如图 1 所示，求物体先后经过 A、B反射镜反射后所成像的大小及位置。图 1 3、有一望远镜，物镜最大的通光口径为mm46，假定人眼的极限分辨率为60，求该望远镜的视觉放大率。假定该望远镜的实际放大率为10，试问用多大口径的光阑孔遮盖物镜时，恰好能够使仪器的衍射分辨率与视角分辨率相等？4、一功率为mw5的氦氖激光器，其发光效率为wlm/152，若发光面直径mmd1，发散角为mrad1，试求 1）激光器的发光强度；2）激光器发光面的光亮度；3）激光束在m5远处屏幕上产生的光照度。5、一架幻灯机的投影镜头mmff75，屏幕距离投影镜头m
5、8远，当屏幕由m8位置处移 至m10位置处时，试求投影镜头应需要移动多大的距离？移动方向如何？五、试分析图 2 所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5 分）图中z轴方向代表光轴方向，x轴方向代表平行于棱镜主截面的方向，y轴方向代表垂直于棱镜主截面的方向。图 2 六、作图题（共 10 分，每题 5 分）如图 3 所示，设系统均位于同一介质空间。题(a)求物体经系统所成的像；题(b)为一薄透镜与一凹面反射镜构成的组合系统，试画出该组合系统的像方主面。（a）(b)图 3 一、概念题（共 20 分，每题 5 分）1、辐射能：以电磁辐射的形式发射、传输或接收的能量。2、景深：在景像平面上所获得的成清
6、晰像的物空间深度。3、角放大率：在近轴区，一对共轭光线的像方孔径角与物方孔径角之比，即uu/。4、正弦条件：垂直于光轴平面内两个邻近点成完善像的条件，即sinsinUynUny。二、填空题（共 33 分，每空 3 分）1、光学传递函数反映光学系统对物体不同频率成分的传递能力，一般说来高频部分反映物体的细节传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。2、瑞利判断是一种较为严格的像质评价方法，它主要适用于小像差光学系统的像质评价。3、在物面光亮度均匀的情况下，轴外像点的光照度将随着像方视场角的增大而降低。4、光学玻璃分为两大类，即冕牌玻璃和火石玻璃，通常冕牌玻璃具有低折射率低色散，火石玻璃具有高
7、折射率、高色散。5、现有一个厚度为mmd15，折射率5.1n的平行玻璃平板，若将其简化为一个等效空气平板，则等效空气平板的厚度为 mmd10 。6、望远系统又可称为无焦光学系统，其光焦度0。若现有一伽利略望远系统，该系统物镜焦距mmfo200，目镜焦距mmfo25，则筒长为 mm175 。7、若系统不满足等晕条件，用以描述等晕条件偏离程度的值为正弦差。8、有一相对孔径为 1：2 的照相物镜，若入射光的波长为nm555，则其物镜的分辨率为 mmlp/5.737。三、回答问题（共 32 分，每题 8 分）1、答：孔径光阑经后面的光学系统所成的像为出瞳，图略。2、答：彗差、倍率色差、畸变。因为它们皆
8、属于垂轴像差，当光阑位于系统中间时，其前部系统和后部系统的垂轴像差大小相等，符号相反，故像差可自动校正。3、答：距离为的两个点不仅应通过显微镜被放大，而且应使物体被分辨的细节能被眼睛区分开，若眼睛分辨的角距离为 4 2，则NANA1000500，称满足该式的视觉放大率为有效放大率。应选用 15 倍的目镜。4、答：图略。轴上点两种色光成像位置的差异为位置色差。0)/(;2211221h 四、计算题（共 50 分，每题 10 分）1、解：mmee00024.000029.0250 1)2245.12/300/5.1220/250)1 2、解：1）凹面反射镜的半径为mmr2001，mmr5002 2
9、）物体经反射镜 A所成的像的位置：mmlrll3002111111 再经反射镜 B所成的像的位置：,3/5002112222mmlrll式中cml102 3）像的大小为：mmyyyllll133)(221121 3、解：3.231060601402060,140211DDD 4、解：1）cduIlmmw521042.276.076.01525 2）211/1008.3mcddAIL 3）lxrIE321068.9 5、解：1）mmlmmllfllmmllfll14.05667.75709.755667.757511100001111709.7575118000111122221111 2）向左
10、移动。五、试分析图 2 所示棱镜的转像情况，并画出输出的像坐标（5 分）六、作图题（共 10 分，每题 5 分）图略 一 填空题（每空 1 分，共 20 分）1、物方主点与（）相共轭，物方焦点与（）相共轭，物方节点与（）相共轭。2、折射角很小的棱镜称为光楔，当光垂直入射时所产生的偏向角为（）。3、选用光学玻璃时的两个重要参数是（）和（）。4、一般来说，消像差谱线的选择主要取决于光学系统接收器的光谱特性，应对接收器（）的谱线消单色像差，对接收器所能接收的波段范围内两边缘附近的谱线校正（）。5、伽利略望远系统的孔径光阑是（），出瞳是（）。6、唯一能够成完善像的光学元件是（），物体经平行平板后，其像
11、大小不变，但是像的位置将发生移动，其轴向移动在近轴区域可以表示为（）。7、一束光入射到平面镜上，当平面反射镜绕垂直于光轴截面的轴旋转角时，其反射光线旋转的角度为（）。8、轴外像差中不影响成像清晰度的几何像差为（）。9、高倍显微物镜常用浸液物镜，目的是提高显微物镜的（）。10、通常，轴外像点的照度随着视场角的增大而（），当视场角为 300时，边缘点的照度只有中心照度的（）。11、两个光学系统联用时，一般应满足（）原则，目视光学系统中通常，其（）和眼瞳重合。12、一物体经过一薄透镜成像，其轴上物点对透镜所张的角度为 u=-0.1，轴上像点对透镜所成张角u=0.2,则当物高为 10mm 时，像高等于
12、（）。二、回答问题（每题 6 分，共 60 分）1、为什么在测量显微镜中，常常采用物方远心光路来提高测量精度？并画出光路图解释其是如何提高测量精度的。2、对于同一个透镜，分别针对黄光与绿光波长，哪个波长对应的焦距长，为什么？如果分别使用黄光与绿光光源为显微镜照明，哪一种光源照明时显微物镜的分辨率更高，为什么？3、如果一个人不能够看清楚 0.5 米以外的物体，请问他应该佩戴多少度数的眼镜？眼镜的焦距为多少？4、一个半径大小为 100mm 的凹球面反射镜，其物方和像方焦距分别为多少？其物方和像方主点位于什么地方？其物方和像方节点位于什么地方？5、光亮度是怎么定义的？对于余弦辐射体，它符合什么规律，
13、为什么？6、光学系统中光能损失主要包括哪些部分？通常采用什么方法减少反射损失？7、在惠更斯目镜中适合放置分划板吗？为什么？8、实验过程中使用的一根光纤，其纤芯和包层的折射率分别为 1.47 和 1.45，若将 He-Ne激光耦合进光纤，现有两种显微物镜，一种数值孔径为 0.25，另一种数值孔径为 0.65，你认为选哪一种比较合适？9、请写出近轴光线追迹公式，并说明应用近轴光学光线追迹公式计算出来的像有什么实际意义？10、一个 8 倍的望远镜，其物镜焦距为 250mm，若用此望远镜观察望远镜前 12m 的物体，问目镜需调节多少视度？三、计算题（每题 10 分，共 50 分）1、有一个开普勒型望远
14、镜，孔径光阑在物镜前面 20mm 处，孔径光阑直径为 20mm，用仪器测得出瞳直径为 4.0mm，目镜焦距为 20mm，（1）如果采用加场镜的方法使系统的出瞳距离达到 25mm，问应加入什么样的场镜？（2）为了看清近处距离处的细小物体，可在起前面附加一薄透镜，构成一个组合系统，设要观察的细小物体距离附加薄透镜 200mm，问附加薄透镜的焦距应为多少？整个组合系统的焦距为多少？2、一个各向均匀发光的灯泡，其发光效率为 20lm/W，发出的光通过一个与之距离 150mm 处的聚光镜后，照明 15m 远直径为 3.0m 的圆，忽略聚光镜的光能损失，如果要求照明面上的平均光照度 为 50lx，问聚光镜
15、的焦距应该为多少？灯泡的功率应该为多大？3、显微镜目镜的视觉放大倍率为 10 倍，物镜的垂轴放大倍率为-4倍，数值孔径为 0.1，物像共轭距为 180mm，物镜为孔径光阑，试求：（1）显微镜的总体视觉放大倍率；（2）出射光瞳的位置和大小；（3）物镜和目镜的通光孔径（设物体 2y=8mm,允许边缘视场渐晕 50%）。4、有一个位于空气中的薄透镜，焦距为 200mm，现在把它浸没在水中，求此透镜在水中时的焦距为多少？光焦度为多少？（假设透镜材料的折射率为 1.5，水的折射率为 1.3333）5、某照相物镜（可看作薄透镜），口径为 25mm，焦距为 50mm，接收器为靶面尺寸mmmm8.44.6的
16、CCD，求照相物镜的最大视场多少？在照相物镜和底片均不动的条件下，若允许轴上物点在焦平面上的弥散圆直径最大为 0.1mm，求此时所对应的最近物距为多少？四、作图题（每题 10 分，共 20 分）1、一个由物镜，翻转反射镜和五角屋脊棱镜组成的单镜头照相机取景器，已知物为右手坐标系，相机镜头对物体成倒立的像，试判断经过该取景器后的像的坐标系。观察屏观察屏翻转反射镜相机镜头 O 2、求像 A B 的物 BAFFHH 长春理工大学 2009 年工程硕士研究生考试试题 考试科目 应用光学 100 分 专业 光学工程 请考生将所有答案都答在考场上发的答题纸上 第 1 页/共 1 页 一、回答问题（共 40
17、 分，每小题 4 分）1、请画出开普勒望远系统的原理光路图，若物镜焦距mmfo200，目镜焦距mmfe25，请问该系统的视觉放大率为多少？2、轴上一实物点A经薄透镜L成一实像点A，现将一厚度为d，折射率为n的平行平板垂直于光轴插入自透镜出射的光路之中（即平行平板位于薄透镜L与像点A之间），请问插入平行平板前后像点的位置是否发生改变？为什么？3、显微镜的视觉放大率越大，其物空间的线视场越大。请问这句话对吗？为什么？4、物体通过透镜成一虚像，请问用屏幕是否可以接收到该虚像？为什么？如果用人眼观察是否可以观察到这个虚像？5、请写出七种几何像差。若设计消色差显微物镜应该校正哪几种像差？6、生物显微镜多
18、用于观察透明标本，请问透明物体的照明方式通常有哪两种？各自有什么特点？7、常见的透射光学材料有哪几类？造成光学系统光能损失的主要因素有哪些？8、请问什么是斯托列尔准则？能够用斯托列尔准则对望远物镜进行系统像质评价吗？9、请写出望远系统及照相系统分辨率的公式。10、请画图说明什么是细光束像散？若系统中存在较大的像散将会对系统产生什么样的影响？二、计算题（共 50 分，每小题 10 分）1、设一平凹薄透镜的像方焦距mmf100，折射率57.1n，现将该透镜水平放置且凹面向上，并在凹面内注满清水，若水的折射率3/4n，试求此系统的光焦度。2、用一个视觉放大率10倍的开普勒望远镜（光学间隔0）观察系统
19、前的一个物体，该物体离物镜前焦点的距离为m5，若将目镜向后移动mm2则可使物体发出的光经望远系统后平行射出，试求该系统物镜和目镜焦距。3、W100标准白炽灯和被测白炽灯之间垂直放置一漫反射白板，标准白炽灯离白板mm33，假设白板的两面具有相同的漫反射系数，标准白炽灯与被测白炽灯均各向均匀发光且具有相同的发光效率，则当被测白炽灯移动到离白板mm66处时，白板两侧表面的光照度相等，请问被测白炽灯的功率为多少？4、一个人近视程度是D2（屈光度），调节范围是D8，求 1）远点距离；2）近点距离；3）配戴100度的近视镜后能看清的远点距离。5、一个显微镜物镜的垂轴放大率 40，目镜的视觉放大率为 15e
20、，物镜的共轭距为mm195，求1）目镜的焦距；2）物镜的焦距；3）显微镜的视觉放大率。三、请利用作图法求图 1 中物体像的大小和位置，设物像位于同一种介质空间。（共 10 分，每小题 5 分）图 1（a）为薄透镜 （a）(b)图 1 长春理工大学 2009 年工程硕士研究生考试试题答案 考试科目 应用光学 100 分 专业 光学工程 请考生将所有答案都答在考场上发的答题纸上 第 1 页/共 2 页 一、回答问题（共 40 分，每小题 4 分）1、答：图略，825200 2、答：插入平行平板后像点的位置将发生改变，这是因为平行平板的引入将产生一定量的轴向位移，位移量为)/11(ndl，故像点将远
21、离透镜 l。3、答：不对，显微镜的视觉放大率越大，其物空间的线视场越小，这是因为5002tgy，即物方线视场与视放大率成反比。4、答：用屏幕不能接收到该虚像，但用人眼可以接收。因为虚像不是光线的真正会聚点，而是光线反向延长线的交点，故用屏幕无法接收到虚像。5、答：球差、彗差、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。应校正球差、位置色差及正弦差（彗差）。6、答：临界照明和柯勒照明，临界照明存在照度不均匀的特点，它仅由光源及一个聚光镜构成，它具有瞳对瞳，视场对视场的特点；柯勒照明方式克服了临界照明的缺点，它是由光源及两个聚光镜构成，它具有窗对瞳，瞳对窗的特点。7、答：光学玻璃、光学晶体、光学塑料。光
22、在两透明介质界面上的反射损失、介质吸收造成的光能损失、反射面的光能损失。8、答：用系统有像差时其成像衍射斑的中心亮度与不存在像差时衍射斑的中心亮度之比DS.来表示光学系统的成像质量，当8.0.DS时，认为光学系统的成像质量是完善的。可以，因为斯托列尔准则主要适用于小像差光学系统的像质评价，而望远物镜属于小像差光学系统。9、答：fD1475NfD1490NN1N1N1021140LLrL或者或者入入DD 10、答：图略，像散是指子午像点与弧矢像点沿轴分开的轴向距离。当系统存在较大像散时，轴外一点的像成为互相垂直的两条短线，影响轴外像点的成像清晰度。二、计算题（共 50 分，每小题 10 分）1、
23、解：mmrrrrnDf571.01)11)(157.1()11)(1()(101.011222111)(848.5)11)(134()11)(1(22322Drrrn )(15.4848.51021D 2、解：mmfffmmffffxxeeoo1010100250000200 3、解：WPPPIIPIPIIIrrIrIErIE400410044444)(2212122211111212222222111 4、解：mllfllmPlDPPAPRmllprr110001150011111.0/1)(10825.012 5、解：mmffllllllllmmfffooeeee64.4/1/1/11954067.1625015250 6001540e 三、请利用作图法求图 1 中物体像的大小和位置，设物像位于同一种介质空间。（共 10 分，每小题 5 分）