应用光学总复习与习题解答..docx

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1、总复习第一章几何光学的基本定律返回内容提要有关光传播路径的定律是本章的主要问题。折射定律川Sin7=与SmI（光学不变量）及其矢量形式反射定律（是折射定律当尔=时的特殊情况）&=ndl=O费马原理（极端光程定律）JX,由费马原理导出折射定律和反射定律（实、虚）物空间、像空间概念完善成像条件（等光程条件）及特例第二章球面与球面系统返回内容提要球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：放大率及其关系:1111阿贝不变量rIrInn,-nn=I1Irff1,才一同,nu-nu=hrnyu=nryru,=j拉氏不变量反射球面的有关公式由H=可得。第三章平面与平面系统返回内容提要平面镜成镜像夹角为的

2、双平面镜的二次像特征平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。第四章理想光学系统返回内容提要主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：ff111I1-+=-=B=_F/当川=-力时化为，并有Iffr”“2_n1三种放大率JF,叩二B、二一2拉氏不变量UtgU=*ytgu_挝“工乜fxf1+*-dx,3二：二CCS-d1JJlJ2厚透镜：看成两光组组合。+组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。组合：总是负光焦度+一组合：

3、可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变成望远镜，间隔更大时为正光焦度。第五章光学系统中的光束限制返回内容提要本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习.孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用拦光，渐晕，渐晕光阑系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深物方（像方）远心光路物方（像方）主光线平行于光轴第六章光能及其计算返回内容提要本章重点在于光能有关榻念、单位和像面照度计算。辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系光束经反射、折射

4、后亮度的变化，经光学系统的光能损失, 1E-rKLsm2UdS 2通过光学系统的光通量，像面照度总之Easin2=5,cos4JF,第七章典型光学系统返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。眼睛的调节，体视，怎样增大体视圈半径、减小体视阈值“250M=放大镜的视觉放大率：fl,放大镜的光束限制，视场与渐晕=_F=_彳Me=干M=M0Me显微镜的成像原理，J。J。，九，J光束限制，出瞳大小、景深与M关系，分辨率与有效放大率，临界照明和阿拉照明中的光瞳匹配关望远镜的成像原理，电

5、况为0，分辨率与正常放大率，瞄准精度，主观亮度，光束限制，目镜视度调节，与转像系统的光瞳匹配关系光学系统的外形尺寸计算：以望远镜系统为例，其他系统也要能够计算摄影系统特点，光束限制，景深与几何焦深，分辨率（根据拍摄要求选择焦距、光圈数、摄影距离、速度）放映系统与照明系统的光瞳匹配关系，照明系统的条件第八章像差概论返回内容提要本章要求熟练掌握各种几何像差的概念、现象、特征及校正、初级像差与视场、孔径的关系。像差轴上点像差一球差单色像差J彗差、轴外点像差像散色差1位置色差鬻I倍率色差各种几何像差概念请看图。想一想I其中哪些是宽光束像差，哪些是细光束像差,哪些是子午像差,哪些是弧矢像差，哪些是沿轴度

6、量的，哪些是垂轴度量的？各种像差现象:初级像差及其与孔径、视场的关系1 0%=-rws严/2nu局0 = 一一$ OC!?加W 2力力乙3及= -R新 8W2nu%= 一豆，(3S + ZSrv) 炉1 0*= 一? SnI + ZSrV)OC wn u J=-rroc wx,-ZSIna 必2n,u像差特征及校正球差：单个折射球面：三个无球差点，反常区，半反常区，齐明点与透镜结构参数呈抛物线关系：正透镜负球差，负透镜正球差位置色差：正透镜负色差，负透镜正色差，平行平板正球差，正色差彗差、像散、倍率色差：当光阑与球心重合即时不产生畸变：光阑与薄透镜重合时不产生匹兹凡和：以正负光焦度分离来校正第

7、十章波像差与像质评价返回内容提要本章复习应结合应用。波像差的物理意义，波像差与几何像差的关系，离焦原则，光学系统的像差容限点列图、分辨率、光学传递函数等像质评价指标需要注意的问题返回内容提要做完题后应检查结果是否有可能性摄账系统景深过小不可能，显微系统景深过大不可能放映系统像面照度零点几勒克斯不可能，摄影光圈数0.08不可能玻璃折射率一般应在1.4到2以内注意公式的适应范围摄影系统景深和显微镜系统景深公式不同适用于接触薄系统的共规距公式不可用于两主面不重合的系统显微镜正常放大率和望远镜有效放大率公式不同利用物像关系熟悉典型光学系统的一些特点显微镜物镜满足齐焦条件，共班距一定时，高倍物镜物距小像

8、距大，低倍反之注意理解分辨率、出瞳、数值孔径、景深与倍率的关系望远镜系统当筒长一定时，放大倍率越高，物镜焦距越长，目镜焦距越短，并且出瞳一定时入瞳随放大倍率增大而增大当入瞳一定时，出瞳随放大倍率的增大而减小，相对主观亮度也随之增大，到出瞳小于等于眼瞳时相对主观亮度为定值摄影光学系统的景深与焦距、相对孔径、对准距离的关系，焦距越长成像越大放映光学系统共挽距一定，焦距越短成像越大几个重要的图返回内容提要显微镜与照明系统警IF。前置物镜L，kj2聚,镜Al草镜IF光源S与J2共就1AI孔阑加双知透僚转像系统:1 P放映物镜与照明系统像差概念I孔阑1.人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球

9、面，其后是n=43的液体。如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处，且直径为4mm,求瞳孔的实际位置和直径。1-4/3-7.81=-4.16(mm)1x(-4.16)4/3x(-3.6)4 = 3.47 (mm)2.在夹锐角的双平面镜系统前，可看见自己的两个像。当增大夹角时，二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前2m处时，正好见到自己脸孔的两个像互相接触，设脸的宽度为156mm,求此时二平面镜的夹角为多少？3、夹角为35度的双平面镜系统，当光线以多大的入射角入射于一平面镜时，其反射光线再经另平面镜反射后，将沿原光路反向射出？4、有一双平面镜系统，光线以与其中的一个镜面平行入射，经两次反射后，出射光线与

10、另一镜面平行，问二平面镜的夹角为多少？5、平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后48Omm处。如此透镜凸面为镀铝的反射面,则使平行光束会聚于透镜前80mm处。求透镜的折射率和凸面的曲率半径（计算时透镜的厚度忽略不计）。解题关键：反射后还要经过平面折射.n=.5r2=-2406、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面，其像方折射率为4/3,求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。本题关健：通过球心的光线方向不变，球心为节点。2y=2(-g05o“nn-n-=*/rw,4/3./=r三X5.6=22.4(加M)n-n4/3-12y,=2(22.4-5.6)0.5o

11、=0.293(三)7、 个折反射系统，以任何方向入射并充满透镜的平行光束，经系统后，其出射的光束仍为充满透镜的平行光束，并且当物面与透镜重合时，其像面也与之重合。试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。折反射系统的最简单结构：透镜+反射镜1.平行光进，平行光出：有两种情况可满足2.物面与透镜重合时，像面也与之重合：只能选8、 块厚度为15mm的平凸透镜放在报纸上，当平面朝上时，报纸上文字的虚像在平面下】Omm处。当凸面朝上时，像的放大率为=3.求透镜的折射率和凸面的曲率半径。平面朝上，报纸在透镜的前主面，应成像干后主面。凸面朝上，物方为斑胤像方为空/=-10,/.n=1.5n:.Z1=-30(加

12、唐)n:.r=-7.5(MW)9、有一望远镜，其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成，已知fP=500mm,2=-40Omm,d=3OOmm,求其焦距。若用此望远镜观察前方20Om处的物体时，仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上，问该镜组应向什么方向移动多少距离，此时物镜的焦距为多少？/,=KK =1000(mm) d-A-f观察有限距离物时，第二透镜的物位置变了，但 像的位置不变，为已知共辅距求透镜位置的情况 原始焦面位置：可求得？/= 4CKhWTI到第一透镜的距离400+300=70Omm对第一透镜I1=-200000,=?/=501,253IOnl)第二透镜共物距=7C

13、lo-501.253=198.7469mm(2-y)2,=198.7469=1.995822,=(1-j)2=(1-1.99582)(-400)=398.328第二透镜应向右移动400-398328=1672mm10、已知二薄光组组合，=1000,总长(第一光组到系统像方焦点的距离)L=700,总焦点位置IF=400,求组成该系统的二光组焦距及其间隔。方法1：列出方程组并求解方法2：并有=Z-Zf = 700-400 = 300干是所以Vrioo24r2r d 300=2L = 5OO, , = -=-400W1U2-U211、已知二薄光组组合，d=50, =-5,共挽距L=150, 11=3

14、5,求二光组焦距。设因所以得W= 上也=O 22d= -54.167由条件可得，/=Z-d-(-4)=150-50-35=65%=I1U1=-35(-0,5)=17.5_h2l2,u2,650,1=6.52_6=4=24306,u1-U1U2-J12、有焦距140mm的薄透镜组，通光直径为40mm,在镜组前50mm处有宜径为30mm的圆形光孔，问实物处于什么范围时，光孔为入瞳？处于什么范围时，镜组本身为入瞳？对于无穷远物体，镜组无渐晕成像的视场角为多少？渐晕半时的视场角又为多少？当实崛睡姗2g三牺时，郦光孔为入瞳；距透镜组20Omm以近时，透镜组为入瞳Il13、有一焦距为50mm的放大镜，直径D=40mm,人眼瞳孔离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体。瞳孔直径为4mm。问此系统中，何者为孔阑、何者为渐晕光阑，并求入瞳、出瞳和渐晕光阑的像的位置和大小；并求