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1、问答题：（共12分，每题3分）1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?2为了保证测量精度，测量仪器一般采用什么光路？为什么?3. 显微物镜、望远物镜、照相物镜各应校正什么像差？为什么?4. 评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点?二.图解法求像或判断成像方向：（共18分，每题3 分）1求像AB2.求像AB3求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4判断光学系统的成像方向5求入瞳及对无穷远成像时50%渐晕的视场6.判断棱镜的成像方向2题2-6图三填空：（共10分，每题2分）1 照明系统与成像系统之间的衔接关系为： 2. 转像系统分 和两大类， 其作
2、用是：3学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为 ,该学生裸眼所能看清的最远距离为 。4. 光通过光学系统时能量的损失主要有： ,和。5. 激光束聚焦要求用焦距较 的透镜，准直要用焦距较 的透镜。四.计算题：（共60分）1. 一透镜焦距f' 30mm，如在其前边放置一个6x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。（10分）2. 已知r1 20mm, r2 20mm的双凸透镜，置于空气中。物A位于第一球面前50mm处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像B位于第一球面前5mm，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n。（ 20分）3. 已知物镜焦距为、500mm，相
3、对孔径/10 ,对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为400mm，物镜最后一面到像平面的距离为 300mm。（1） 按薄透镜处理，求物镜的结构参数；（8分）（2） 若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为2mm，求望远镜的视觉放大率；（4分）（3）求目镜的焦距、放大率；（4分）（4） 如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；（6分）（5）望远镜的分辨率；（2分）（6） 如果视度调节为折光度，目镜应能移动的距离。（2分）（7）画出光路图。（4分）一、填空题（每题2分，共20 分）1. 在夫琅和费单缝衍射实验中，以钠黄光出现在（）弧度的方向上。（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm
4、,则第1极小1cm的汇聚透镜，透镜焦距为50cm,测得透镜焦平面上衍射3.4.5.图样中央亮斑的直径是6.66 10 已知闪耀光栅的闪耀角为15°最大光强，则入射光的波长为（ 晶体的旋光现象是（ 渥拉斯棱镜的作用（3cm，光栅常数d=1）nm。，其规律是（），要使它获得较好的作用效果应（则光波波长为（）nm。m，平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到）。6.7.8.利用此关系可（ 波片快轴的定义：（ 光源的相干长度与相干时间的关系为（ ）。）。）O相干长度愈长，说明光源的时间相干性获得相干光的方法有（）和（在两块平板玻璃A和B之间夹一薄纸片9.10.所示。当稍稍用力下压玻璃板 A
5、时，干涉条纹间距（。G,形成空气劈尖。用单色光垂直照射劈尖，如图1，条纹向（）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角1 0），形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（2. 一束准直的单色光正入射到一个直径为、问答题（请选作5题并写明题号，每题6分，共30分）1. 简要分析如图2所示夫琅和费衍射装置如有以下变动时，衍射图样会发生怎样的变化?1）增大透镜L2的焦距；2）减小透镜L2的口径；3）衍射屏作垂直于光轴的移动（不超出入射光束照明范围）。图2夫琅和费衍射系统俯视图2. 以迈克尔逊（M）干涉仪的等倾圆环和牛顿（N）环为例，对“条纹形状”作一简要讨论，（从中央级次、条纹移动分析它们的相同点
6、与不同点）。3. 利用惠更斯作图法求下列方解石晶体中的双折射光（标出光线方向和光矢量方向）。4. 拟定部分偏振光和方位角为的椭圆偏振光的鉴别实验。（包括光路、器件方位、实验步骤。）5. 试述如图3所示格兰一付科棱镜的结构原理（要求画出并标出o光、e光的传播方向，光矢量方向） 特点，用途和使用方法，并说明此棱镜的透光轴方向。6. A grating, used in the second order, diffracts light of 632.8nm wavelength through an angle of 30 How many lines per millimeter does th
7、e grating have?7. An oil film （n=1.47, thickness 0.12 m） rests on a pool of water. If light strikes the film at an angle of 6（°,what is the wavele ngth reflected in the first order?三、计算（共50分）1.（ 15分）平行的白光（波长范围为390nm 700nm）垂直照射到平行的双缝上，双缝相距1mm，用一个焦距f 1m的透镜将双缝的衍射图样聚焦在屏幕上。若在幕上距中央白色条纹3mm处开一个小孑L，在该处检
8、查透过小孔的光，问将缺少哪些波长？2.（20分）图4所示一双缝实验，波长为 的单色平行光入射到缝宽均为 d（d）的双缝上，因而在1）论P。点的光强度特性远处的屏幕上观察到干涉图样。将一块厚度为 t，折射率n的薄玻璃片放在缝和屏幕之间。2）如果将一个缝的宽度增加到2d,而另一个缝的宽度保持不变，“点的光强发生怎样的变化？（假 设薄片不吸收光）。3. （ 15分）将一块4片插入两个偏振器之间，波片的快轴与两偏振器透光轴的夹角分别为一60和30 ,求光强为Io的自然光通过这一系统后的强度是多少？简答题：（共12分，每题3分）1 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
9、三个重要参数是：焦距f'、相对孔径D/f'和视场角2。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。2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。3. 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
10、。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。4. 评价像质的方法主要有哪几种？各有什么优缺点？答：评价像质的方法主要有瑞利（ Reyleigh ）判断法、中心点亮度法、分辨率法、点列图法和光学传递函数（OTF法等5种。瑞利判断便于实际应用，但它有不够严密之处，只适用于小像差光学系统；中心点亮度法概念明确，但 计算复杂，它也只适用于小像差光学系统；分辨率法十分便于使用，但由于受到照明条件、观察者等各种因素的 影响，结果不够客观，而且它只适用于大像差系统；点列图法需要进行大量的光线光路计算；光学传递函数法是 最客观、最全面的像质评价方法，既反映了衍射对系统的影响
11、也反映了像差对系统的影响，既适用于大像差光学 系统的评价也适用于小像差光学系统的评价。图解法求像或判断成像方向：（共 18分，每题3分）1. 求像AB （图中C为球面反射镜的曲率中心）/2. 求像AB/3求物AB经理想光学系统后所成的像，并注明系统像方的基点位置和焦距4. 判断光学系统的成像方向5求入瞳及对无穷远成像时 50%渐晕的视场6. 判断棱镜的成像方向题2-3图三. 填空：（共10分，每题2分）1 照明系统与成像系统之间的衔接关系为：_ _ 2. 转像系统分棱镜式禾廿 透镜式两大类，其作用是：_使物镜所成的倒像转变为正像。3. 学生带500度近视镜，则该近视镜的焦距为 -0.2 米,该
12、学生裸眼所能看清的最远距离为眼前0.2米。/4光通过光学系统时能量的损失主要有：两透明介质面上的反射损失,_介质吸收的损失和反射面的光能损失_。5激光束聚焦要求用焦距较 _短的透镜，准直要用焦距较 长的透镜。四.计算题：(共60分)1一透镜焦距f' 30mm，如在其前边放置一个6x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。(10分)fo'解: fe'h1f'6h2 f3'/求得.f' 180 (mm)lH' f3' ( f')30 180210 (mm)If' 30 (mm)答：组合后的焦距是
13、-180mm。基点位置如图所示。其光路图如下所示:2. 已知，220mm的双凸透镜，置于空气中。物A位于第一球面前50mm处，第二面镀反射膜。该物镜所成实像Bn°( 20 分)设：透镜的折射率为 n物点A经r1折射成像在A'处,将已知条件1n' n n' n50mm代入公式r 1r 得n1n 1I1'5020得:A'经2反射后，成像于B'点。故将121 1 2l1' d 11',代入反射面公式T' T 7 ,1 1112' I1'10-B'点再经r1折射成像在B点。根据光路的可逆性，将B视
14、为物，B'点视为像，有G (d 5) 5，代入折射公式，得:11 n 1匚5芮由式解得：n匸6答：透镜的折射率为1.6。3. 已知物镜焦距为 500mm，相对孔径/(0，对无穷远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为400mm，物镜最后一面到像平面的距离为 300mm。(1) 按薄透镜处理，求物镜的结构参数；(8分)(2) 若用该物镜构成开普勒望远镜，出瞳大小为2mm，求望远镜的视觉放大率；(4分)(3) 求目镜的焦距、放大率；(4分)(4) 如果物镜的第一面为孔径光阑，求出瞳距；(6分)(5) 望远镜的分辨率；(2分)(6) 如果视度调节为 5折光度，目镜应能移动的距离。(2分)(
15、7) 画出光路图。(4分)解：根据题意，画出物镜的结构图如下：tgu2f'丄tgujh2 h1 dtgu1'h2tgu,-. clz 、将 f' 500mm 和 d 100mm代入公式300 ，得：b 250(mm)d f1' f2'代入牛顿公式，得.f2300( mm)D11因f'，则:D 50050( mm)10D5025xD'2fo1x500251fe'20(mm)f e25250250e12.5xfe'20(4)望远镜系统的结构如下图所示:将 I2(66.67将|1100mm和f2200mm代入公式320)386.
16、67 mm 和得出瞳距:140'5flz'140"50100021.09(mm)2.8"土 2(mm)10001I'1T'得:li'66.67 mme' 20mm代入公式望远系统光路图如下:、填空题（每题2分，共20分）1. 在夫琅和费单缝衍射实验中， 以钠黄光（波长为589nm）垂直入射，若缝宽为0.1mm，则第1极小出现在（5.89 10-3 ） 弧度的方向上。2. 一束准直的单色光正入射到一个直径为1cm的汇聚透镜，透镜焦距为 50cm，测得透镜焦平面上衍射图样中央亮3斑的直径是6.66 10 cm,则光波波长为（546
17、） nm。3. 已知闪耀光栅的闪耀角为15°，光栅常数d=1 m,平行光垂直于光栅平面入射时在一级光谱处得到最大光强，则 入射光的波长为（500 ） nm。4. （当一束线偏振光沿着晶体的光轴方向传播时，其光矢量将随传播距离的增加逐步偏转）（其偏转的角度 =1。/ 12"式中 为旋光系数，I为光在晶体中传播的距离，）。5. （它能将自然光分解成两个分得较开光矢量相互丄的线偏振光），（由22Sint（n°加知，可以选用双折射率差值较大的材料制作）。 1110 1 111 0 110 i i 1 1106. =利用此关系可（拟定右旋圆偏振光的产生和检验实验）。7. （
18、在波片中与传播速度快的光矢量所平行的主轴方向）。8. 光源的相干长度与相干时间的关系（SnaxCt ）。相干长度愈长，说明光源的时间相干性（愈好）。9. 获得相干光的方法有（分波前法）和（分振幅法）。10. 在两块平板玻璃 A和B之间夹一薄纸片 G,形成空气劈尖，。用单色光垂直照射劈尖，如图1。当稍稍用力下压玻璃板A时，干涉条纹间距（增大），条纹向（右）移动。若使平行单色光倾斜照射玻璃板（入射角h 0）,形成的干涉条纹与垂直照射时相比，条纹间距（增大）。、问答（每题6分，共30分）1 答：1）增大透镜L2的焦距，将使接收屏上衍射图样的间隔增大。因有公式e f '，此时衍射角不变，条纹间隔e增大；2）增大透镜L2的口径，不会改变衍射图样的分布，但进入系统的光束宽度增加，可使光强增加；3）衍射屏垂直于系统光轴方向移动时，衍射图样不会改变，因为衍射屏移动前后光的入射角不变，缝宽不变，由衍射公式知其接收屏上的光强分布不变；2 答：/ M圆环N圆环n=0中央级次h 大，条纹从中心涌出，中央级次增高；n 16h 小，条纹从中心内陷，中央级次降低。h 大，条纹向牛顿环中心移