光学设计cad试题.pdf

光学系统设计光学系统设计(一一)一、单项选择题一、单项选择题（本大题共 20 小题。每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1主光线与光轴所确定的平面叫做(B)。A.弧矢平面 B.子午平面 C.焦平面 D.像平面2共轴球面系统中，轴上点像差有(C)。A.球差和彗差B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D.彗差和倍率色差3通常情况下观察像差时，除0 视场和边缘视场外，还应注意的一个视场为(A)。A.0.707 视场B.0.5 视场C.0.3 视场D.0.85 视场4F 光边缘光球差与 C 光边缘光球差之差也等于(A)。A.边缘光和近轴光色差之差B.边缘光和近轴光球差之差C.F 光和 C 光近轴光球差之差D.F 光和 C 光近轴光色差之差5望远镜的放大率是指(D)。A.垂轴放大率B.轴向放大率C.角放大率D.视觉放大率6下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有(D)。A.球差B.场曲C.畸变D.倍率色差7不会影响成像清晰度的像差是(C)。A.二级光谱B.彗差C.畸变D.像散8下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是(C)。A.显微物镜B.望远物镜C.目镜 D.照相物镜9正弦差属于小视场的(B)。A.球差B.彗差 C.畸变D.色差10初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为(A)。A.3：1B.4：1C.5：1D.2：111下列光学元件中，任何情况下都不会产生场曲的是(B)。A.厚凸透镜B.平行平板C.球面反射镜D.不晕透镜12下面光学元件中不产生色差的是(A)。A.球面反射镜B.薄凸透镜C.薄场镜D.薄双胶合物镜13薄双胶合物镜置于球面反射镜球心，光阑与球心重合，则系统彗差最小可以为(A.0.4B.0.25C.0.1D.014场景置于系统中，除产生场曲外，还可产生(D)。A.球差B.彗差C.像散D.畸变15厚透镜的场曲公式为(C)。A.S2n2IV Jn-1(1r1)B.Sn 1(11IV J)1r2nr2r1C.SIV J2n 1n(1r1)D.S J2n(11IV)1r2n-1 r2r116波像差就是实际波面与理想波面之间的(A)。A.光程差B.几何像差C.离焦量D.距离差17在进行目镜光学系统设计时，应(B)。A.正追光线B.倒追光线C.从中间向两侧进行光线追迹D.从两侧向中间进行光线追迹18显微镜常采用的一种照明方式是，将光源通过聚光镜成像在物平面上，称之为(A.反射式照明B.透射式照明C.克勒照明D.临界照明19下列软件中不属于光学设计软件的是(C)。D)。D)。A.ZEMAX 软件B.OSLO 软件C.Lensview 软件D.CODE V 软件20低倍显微物镜的光阑位置(A)。A.与物镜重合B.与目镜重合C.与中间像面重合D.位于物镜后方焦平面处二、填空题（本大题二、填空题（本大题 1414 小题。每空小题。每空 1 1 分，共分，共 2020 分）分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。21.单个折射球面的三对无球差点位置是 球心处、顶点处、齐明处。22.在表示畸变时，通常采用相对畸变，其表达公式为23.一双胶合薄透镜组，若CI 0，则CII0。24.七种初级像差中，仅与孔径光阑大小有关的单色像差是球差。25.一双胶合透镜光焦度为正，在透镜组中的正透镜采用冕牌 玻璃，透镜组中的负透镜采用 火石玻璃。26.密接薄双胶合系统，为消除色差，两透镜光焦度应分别满足公式27.一同心弯月镜在空气中，其前后节点在其两面的公共球心处，其前后主点在其 两面的公共球心处。28.对于玻璃等折射材料，除折射率的参数外，还有一重要参数为阿贝常数，其公式为29.若光阑与相接触薄透镜系统重合时，可消除的单色像差为 畸变。30.球差在像面上的体现形式是 圆 形的。31.在球差的级数展开形式中，常数项的值为 0。32.复消色物镜是指在透镜的0.707hm。位置处，将 二级光谱 校正为 0。33.对 F 光和 C 光校正了色差后，相对于D 光的二级光谱公式为34.在 ZEMAX 光学设计软件中，描述焦距的操作数为 EFFL。三、名词解释（本大题共三、名词解释（本大题共 5 5 小题。每小题小题。每小题 2 2 分，共分，共 1010 分）分）35像差：实际光学系统所成的像和近轴区所成的像之间的差异称为像差36子午场曲：某一视场的子午像点相对于高斯像面的距离称为子午像面弯曲，简称子午场曲37二级光谱：如果光学系统已对两种色光校正了位置色差，这两种色光的公共像点相对于第三种色光的像点位置仍有差异，该差异称为二级光谱38.色球差：F 光的球差和 C 光的球差之差，称为色球差，该差值也等于边缘光和近轴光色差之差39渐晕：轴外点成像光束的宽度较轴上点成像光束的宽度要小，造成像平面边缘部分照度要比像平面中心部分照度低的现象，称为渐晕四、简答题（本大题共四、简答题（本大题共 6 6 小题。每小题小题。每小题 5 5 分，共分，共 3030 分）分）40一物体的峰-谷比（peak to valley）是0.23，问是否满足 Rayleigh 条件？答：满足 Rayleigh 条件，因为根据 Rayleigh 判断，实际波面和参考波面之间的最大波像差(峰谷比)不超过 0.25?时，此波面可看作是无缺陷的成像质量较好41在七种几何像差中，仅与孔径有关的像差有哪些？仅与视场有关的像差有哪些？与视场和孔径都有关系的又有哪些？答：仅与孔径有关的像差有：球差、位置色差；仅与视场有关的像差有：像散、场曲、畸变、倍率色差；与视场和孔径都有关系的有：彗差42 一物体置于折射球面的球心处，其像在哪？放大倍率多少？若物在球面顶点，其像又在何位置？放大倍率多少？答：像分别在球心处和顶点处，放大倍率分别为 1/n 和 143.什么是焦深，若像面向前或向后离焦半倍焦深，引起的波像差多大？答：（1）实际像点无论在高斯像点之前或之后范围内，波像差都不会超过1/4 波长，所以把定义为焦深，即?（2）引起的波像差为/4。44.近视眼应佩戴何种透镜加以矫正？为什么？答：应佩戴凹透镜加以矫正，使光线经过水晶体后发散，重新汇聚到视网膜上45.在对称式光学系统中，当 1时，哪几种初级像差可以得到自动校正？其它初级像差有何特性？答：垂轴像差：彗差、畸变、倍率色差均为0。轴向像差：球差、像散、场曲、位置色差均为半部系统相应像差的两倍五、综合应用题（本大题共五、综合应用题（本大题共 2 2 小题。每小题小题。每小题 1010 分，共分，共 2020 分）分）46设计一齐明透镜，第一面曲率半径r1 95m m，物点位于第一面曲率中心处，第二球面满足启明条件，若该透镜厚度d 5mm，折射率n 1.5，该透镜位于空气中，求（1）该透镜第二面的曲率半径；（2）该启明透镜的垂轴放大率。解：（1）根据题意得，物点发出光线经第一面后按直线传播，相对于第二面，其物距l2=-95-5=-100mm根据齐明条件 l2=(n2+n2*)r2/n2可得：r2=60mm（2）l2*=(n2+n2)r2/n2*=2.5/1*(-60)=-150mm由垂轴放大率公式得1=1/1.5、2=2.25故=12=1.547一个光学系统，已知其只包含初级和二级球差,更高级的球差可忽略不计。已知该系统的边光球差为 0，0.707 带光球差为L0707 0.015，求：Lm1)分别求出 0.5 和 0.85 带光线的球差；2)写出边缘光的初级和高级球差。