工程光学习题参考答案第七章 典型光学系统(14页).doc

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1、- 第七章 典型光学系统1一个人近视程度是（屈光度），调节范围是，求：（1）远点距离；（2）其近点距离；（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距；（4）戴上该近视镜后，求看清的远点距离；（5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。解： 2一放大镜焦距，通光孔径，眼睛距放大镜为，像距离眼睛在明视距离，渐晕系数为，试求（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。eye已知：放大镜 求： 2y l解：由可得： 方法二： 3一显微镜物镜的垂轴放大率为，数值孔径，共扼距，物镜框是孔径光阑，目镜焦距。 （1）求显微镜的视觉放大率。 （2）求出射光瞳直径。 （3）求出射光瞳距离（镜目距）。 （4）斜入射照明

2、时，求显微镜的分辨率。 （5）求物镜的通光孔径。 （6）射物高，渐晕系数，求目镜的通光孔径。已知：显微物镜 共轭距物镜框为孔径光阑 A孔由物镜成象关系: 道威判断 目镜的 时 4欲分辨的微小物体，使用波长，斜入射照明，问：（1） 显微镜的视觉放大率最小应多大？（2） 数值孔径应取多少适合？ 视场光阑决定了物面大小，而物面又决定了照明 的大小 5.有一生物显微镜，物镜数值孔径，物体大小，照明灯丝面积1.21.2,灯丝到物面的距离100mm,采用临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径。已知 灯丝面积 1.21.2灯丝到物面的距离100mm 临界照明求: 和通光孔径.聚物 解: 6为看清4km处相隔150

3、mm的两个点（设），若用开普勒望远镜观察，则： （1）求开普勒望远镜的工作放大倍率； （2）若筒长，求物镜和目镜的焦距； （3）物镜框是孔径光阑，求出射光瞳距离； （4）为满足工作放大率的要求，求物镜的通光孔径； （5）视度调节在（屈光度），求目镜的移动量； （6）若物方视场角求象方视场角； (7)渐晕系数，求目镜的通光孔径。 已知： 解： （rad） 有效放大率 工作放大率 求 对于 代入公式 整理得： mm对于 目 7.一开普勒望远镜,五经焦距,目镜的焦距为,物方视场角,渐晕系数,为了使目镜通光孔径,在物镜后焦平面上放一场镜,试: (1)求场镜焦距; (2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜,

4、折射率,求其球面的曲率半径。 物孔阑场镜目 其中 代入求得： 9一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦距，通光孔径，要求照明距离为5m远直径为3m的圆，试问灯泡应安装在什么位置。 已知： 5m处3m直径光照明 求 l 解： 11.用电视摄象机监视天空中的目标，设目标的光亮度为，光学系统的透过滤为0.6，摄象管靶面要求照度为，求摄影物镜应用多大的光圈。解： 14开普勒望远镜的筒长255mm，无渐晕， （1）求物镜和目镜的焦距； （2）目镜的通光孔径和出瞳距； （3）在物镜焦面处放一场镜，其焦距为，求新的出瞳距和目镜的通光孔径； （4）目镜的视度调节在（屈光度），求目镜的移动量。孔阑出瞳xy

5、解得 由三角形相似得： 有大三角形相似得： 物目场物镜经场镜成像 经目镜成像 15一透镜焦距，如在其前边放置一个的开普勒望远镜，求组合后系统的像方基点位置和焦距，并画出光路图。）解：, 求得： 答：组合后的焦距是-180mm。基点位置如图所示。 其光路图如下所示：f3=30-h2-fF3(F)F1(F2)h1-feHfo物镜目镜lH 16已知，的双凸透镜，置于空气中。物A位于第一球面前处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n。（）l2-l3-l2=-l3-l=50dBABAl1解： 设：透镜的折射率为n 物点A经折射成像在A处，将已知条件

6、代入公式 得 - A经反射后，成像于B点。故将，代入反射面公式，得： - B点再经折射成像在B点。根据光路的可逆性，将B视为物，B点视为像，有，代入折射公式，得： - 由式解得： 答：透镜的折射率为1.6。17已知物镜焦距为，相对孔径，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为，物镜最后一面到像平面的距离为。（1）按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（2）若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为，求望远镜的视觉放大率；（）（3）求目镜的焦距、放大率；（4）如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（）（5）望远镜的分辨率；（6）如果视度调节为5折光度，目镜应能移动的距离。（）（7）画出光路图。解：

7、根据题意，画出物镜的结构图如下：f=500400300dHFu2h1F1h2u1 (1)将和代入公式 ，得：将代入牛顿公式，得：(2)因，则：(3)， (4)望远镜系统的结构如下图所示：-fe=20f=500400300dHFu2h1F1h2u1物镜目镜孔径光阑 将和代入公式，得：将和代入公式，得出瞳距：(5)(6)(7)望远系统光路图如下：lz目镜-fe=20fo=500dHFo (Fe)物镜孔径光阑出瞳 18.思考题1、用一具已正常调节的望远镜，用来观察地面上的建筑物，怎样调节镜筒的长度？答：一具已正常调节的望远镜是用来观察极远的问题的。对物镜而言，物距接近无穷远，其像距就是物镜的焦距；而

8、对于目镜而言，目镜的物距就是它的焦距，目镜的像距为无穷远。所以此时筒长等于两透镜的焦距之和。当用它观察地面上的建筑物时，此时物距从无穷远变为有限距离，像距也从焦点移向焦点的外侧，所以必须拉长镜筒才能使物镜所成的像落在目镜的物方焦平面上。2摄影物镜的三个重要参数是什么？它们分别决定系统的什么性质？答：摄影物镜的三个重要参数是：焦距、相对孔径和视场角。焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和分辨率，视场角影响成像的范围。3为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么？答：为了保证测量精度，测量仪器一般采用物方远心光路。由于采用物方远心光路时，孔径光阑与物镜的像方焦平面重合，无论物体处于物方什么位置，它们的主光线是重合的，即轴外点成像光束的中心是相同的。这样，虽然调焦不准，也不会产生测量误差。4显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么？答：显微物镜和望远物镜应校正与孔径有关的像差，如：球差、正弦差等。照相物镜则应校正与孔径和视场有关的所有像差。因为显微和望远系统是大孔径、小视场系统，而照相系统则是一个大孔径、大视场系统。5、远视眼和近视眼的观众，用伽利略望远镜看戏时，各自对镜筒应怎样调节？-第 14 页-