216+工程光学复习参考

本习题供复习参考更多的内容请参考“应用光学习题”、“物理光学习题”、“工程光学+练习题”等所有资料均可在网络课件资源处下载

一、选择题.几何光学有三大基本定律，它们是是（）1D.折射与反射定律，费马原理，马吕斯定律；A直线传播定律，折射与反射定律，费马原理；B.、独立传播定律，折射与反射定律，马吕斯定律；C.直线传播定律，独立传播定律，折射与反射定律D、对理想光学系统，下列表述正确的是2（）C.位于光轴上的物点的共胡像点不在光轴上；A物方焦点与像方焦点共轨；B..基点与基面为焦点、主点、节点，焦平面、主平面、节平面；C.牛顿物像位置关系，它是以主点为坐标原点D、关于光阑，下列表述正确的是（）3B.孔径光阑经其前面的光学系统所成的像称为入窗；A、若孔径光阑在光学系统的最前面，则孔径光阑本身就是入瞳；B.孔径光阑、入窗、出窗三者是物像关系；C视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、D.并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑、关于人眼，下列描述正确的是（）4A眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的视度调节；A.、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；B.眼睛可视为由水晶体、视网膜和视神经构成的照相系统；C人眼分辨率与极限分辨角成正比关系D.、关于典型光学系统，下列表述正确的是（）5B增大波长可以提高光学系统的分辨率；A.显微镜的有效放大率，放大率高于时，称作无效放大率，不能使B.1000NA、景深为远景深度与之和；入瞳孔径越大，则景深越

4.两个光学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则,即前面系统的5与后面系统的重合.单色光成像会产生性质不同的五种像差，试写出其中的三个单色像6差，，、望远镜分辨率以能分辨的两物点对望远镜的表示；照相系统的7分辨率以像平面上每能分辨的线对数表示、光波具有时间与空间周期性，其空间周期性由空间频率、空间角频率表示，空8间频率=,空间角频率=O、干涉条纹的可见度定义为回，若条纹可见度9团，则暗纹强度为、在楔形平板干涉中，若增大楔角，则条纹向厚度（增大或减小）10方向移动，条纹变得更（疏或密）.光学系统成完善像应满足的条件为入射光为同心光束时，出射光应11,主平面的垂轴放大率为,节点的角放大率为

12.凡次镜面反射或次镜面反射的像称为一致像,物的坐标关系若13为、入瞳孔径越小，则景深越;对准平面距离越近，则景深14为左手，则像的坐标关系为手.满足光瞳衔接原则的望远镜系统，其出瞳应该在目镜后,而且应离目镜最后15一面有一段距离，这段距离称为、复色光成像时，由于介质的色散性而引起的不同色光之间成像的差别，这种16不同色光成像的差别称为色差色差有两种，即色差和色差、满足的视觉放大率称为显微镜的17500N4T1000N4放大率，放大率高于时，称作放大率，不能使被观察的物1000NA体细节更清晰、光具有相干性和相干性但是，当两束相干光18的光程差大于时，则不能形成干涉、平行平板的等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，环心条纹19（填宽疏或细密），增加板的厚度，条纹向移动（填中心或边沿）、平行平板透射光的多光束干涉中，平板上下两表面反射率越高，则条纹越20（填宽或细），由此制作的标准具分辨本领越F——P（填高或低）单折射球面的横向（垂轴）放大率为国，若回，则同与团同号时一，表示2L成正像（填正或倒）.节点是角放大率为目的一对共轨点若光学系统物空间和像空间有22相同介质，则回，此时回，节点与主点重合.入射光线方向不变，使平面镜旋转回时，反射光线的方向改变232ao、景深为近景深度与远景深度之和；入瞳孔径越大，则景深越、两个光2425学系统联用时，一般应满足光瞳衔接原则，即前面系统的出瞳与后面系统的入瞳重合.单色光成像会产生性质不同的五种像差球差是轴上点的唯一单色像差；球26差、彗差、像散、场曲影响成像的清晰度；畸变仅引起像的变形或失真、光学系统的分辨率以能分辨的两物点的最小距离表示望远镜分辨率以能27分辨的两物点对望远镜的张角表示:照相系统的分辨率以像平面上每毫米能分辨的线对数表示、光波具有时间与空间周期性其时间周期性由周期回、频率回、圆28（角）频率团表示；与此对应，其空间周期性由波长、空间频率=波长倒数、空间角频率=波数表示、平行平板的多光束干涉中，随平板反射率的增加，透射光的干涉29条纹可见度越高或大、在楔板干涉中，若减小楔角，则条纹向厚度增大30（增大或减小）方向移动，条纹变得更疏（疏或密）对空气楔板，一个条纹移动对应的楔板厚度改变为、光学系统成完善像应满足的条件为入射光波为球面波时，出射光波应为球31面波.节点的角放大率为,过节点的光线，经光学系统后321不改变方向，主平面的垂轴放大率为1o.二次反射棱镜有两个反射面，作用相当于一个双面镜其出射光线与入射光线33的夹角取决于两个反射面的夹角，与入射角无关（填有关或无关），偶次反射，像物一致、入瞳孔径越小，即孔径角越小，则景深越深大，拍照时,减小光圈可以获34得大（填大或小）的空间深度的清晰像，其原理就在于此.望远镜等目视光学系统应满足光瞳衔接原则，其出瞳35应该在目镜后，而且应离目镜最后一面有一段距离，这段距离称为出瞳距.复色光成像时，由于介质的色散而引起不同色光之间成像的差别，这种不同色36光成像的差别称为色差色差有两种，即位置色差色差和倍率色差色差、满足团的视觉放大率称为显微镜的有效37放大率，放大率高于时称作无效放大率，1000NA不能（填能或不能）使被观察的物体细节更清晰、光具有时间相干性和空间相干性但是，当两38束相干光的光程差大于相干长度时，则不能形成干涉、平行平板的等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，环心条纹39宽舒（填宽疏或细密），减小板的厚度，条纹向边沿（填中心或边沿）移动、平行平板透射光的多光束干涉中，平板上下两表面反射率越高，则条纹越精细40度越大（填大或小），条纹越细（填宽或细），由此制作的标准具分辨F—P本领越高（填高或低）填空题参考答案从题起，答案依序为

21、正

21.主点

22、232a.近景；远景；小

24.光瞳；出瞳；入瞳

25.轴上；清晰度；变形（或失真）26＞最小；张角；毫米

27、波长（）；波长倒数（）；波数（万/）2841/

224、身或大

29、增大；疏；302/

2.球面波31；不改变；

32.

11.夹角；无关；一致

33.小；大或深；大

34.光瞳；出瞳；出瞳距

35.色差；位置色差；倍率色差

36、有效；无效；不能

37、时间；空间；相干长度

38、等倾；宽疏；边沿

39、大；细；高40

四、作图题见“应用光学习题”对应部分画出光组的焦点和（）

1.F EJn=n•求虚物的像2ABF HH F•求棱镜反射后像的坐标系方向、4屋脊棱镜屋脊棱镜•求棱镜反射后像的坐标系方向5,求实物的像6A下列做法也可以、求虚物的像7A下列做法也可以、求棱镜反射后像的坐标系方向

8、画出虚线框内应放置何种棱镜

9、试作图确定下图理想光学系统的物方焦点和物方主点、像方焦点和像方主点10（〃=心

五、计算题见“应用光学习题”、“物理光学习题”、“工程光学+练习题”等对应部分,及作业题这里补充几个题.已知照相物镜的焦距囿被摄景物位于（以点为坐标原点）回处，试求照1F相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方参考解答:1x=—oo,x=02x=-10,y=

0.56253x=—6,x=

0.7034x=—2,=

2.81,已知照相物镜的焦距囿被摄景物位于（以焦点为坐标原点）回处，试求照相底片2应分别放在离物镜的像方焦面多远的地方（牛顿公式为团）参考解答由牛顿公式团得“回加[£=4=2x=—10,x10xl033x=-6,x6xio3£=史=工=

5.x2xl034x=-2,%二一18,xr=0mm.有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半,今将物面向透镜移近3则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距100mm,参考解答由牛顿公式的横向放大率公式得物面移动前后的放大率分别为因物面移动前后物距之差为所以，正薄透镜的焦距为.有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物面向透镜移近4，则所得像与物同大小，求该正透镜的焦距（牛顿横向放大率为团）参考50mm解答设物面移动前后的位置分别为胤由牛顿横向放大率公式得物面移动前后的放大率分别为因物面移动前后物距之差为所以，正薄透镜的焦距为.已知一个透镜把物体放大团投影在屏幕上，当透镜向物体移近时，物体将518mm被放大回试求透镜的焦距（牛顿横向放大率为回）参考解答设物体移动前后的位置分别为胤由牛顿横向放大率公式得物面移动前后的放大率分别为因物面移动前后物距之差为所以，正薄透镜的焦距为.在杨氏实验中，两小孔距离为观察屏离小孔的距离为当用一片折射61mm,50cm,率的透明薄片帖住其中一个小孔时发现屏上的条纹系统移动了试决定

1.

580.5cm,试件厚度参考解答按题意，此时两光束光学厚度相同，即几何关系2Ax-d dAx1x5s_

2.n-r--------------x----------=--------=10mm,x-r,+r D

5002、在杨氏实验中，两小孔距离为观察屏离小孔的距离为当用一片折710mm,500mm,射率的透明薄片贴住其中一个小孔时,发现屏上的条纹系统移动了试确定

1.585mm,薄片厚度参考解答按题意，此时两光束光光程相同，即几何关系、双缝间距为离观察屏用钠灯做光源，它发出两种波长的81mm,1m,单色光团和回问两种单色光的第级这条纹之间的间距是多=

589.0nm=

589.6nm,10少？参考解答由杨氏双缝干涉公式，亮条纹时（所以，两种波长的光的级条纹）位置分别为10m=10/L.D10x589x10xlOOO8x.=m--------=--------------------------------=

5.89nm,1d1因此，条纹间距为被观察的物体细节更清晰；、目视光学仪器，其放大作用可以由横向放大率来表示；C.减小孔径可以提高光学系统的分辨率D.关于光的电磁理论，下列表述正确的是（）6D、两列光波相遇后又分开，每列光波不再保持原有的特性；A两列光波叠加后其光强为两列光波的强度之和；B.等振幅面传播的速度称为相速度；C.两个振幅相同、振动方向相同、传播方向相同，但频率接近的单色光波叠加D.形成拍现象、关于光的干涉，下列表述正确的是（）7A、平行平板的多光束干涉中，随平板反射率的增加，透射光的干涉条纹变得越A明锐；楔形平板形成的干涉为等倾干涉；B.、等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，中央条纹级次最低；C迈克耳逊干涉仪只能产生等厚干涉条纹D.、基于惠更斯一菲涅耳原理可建立光的标量衍射理论，下列表述正确的是.8A惠更斯原理可以确定光衍射后的传播方向和场分布；（）C.惠更斯一菲涅耳原理用子波按强度叠加的思想补充了惠更斯原理；B波阵面外任一点光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果；C.菲涅耳一基尔霍夫衍射公式只能解释夫琅和费衍射D.、在多缝衍射中，随着狭缝数目的增加，衍射图样有两个显着的变化，即9主极大条纹变得越亮、越宽；（）A.B主极大条纹变得越亮、越细；B.主极大条纹变得越暗、越宽；C..主极大条纹变得越暗、越细D、关于光栅衍射，下列表述正确的是（）10A、若光栅常数与缝宽之比为，则缺级条纹为、、等；A

468.主极大条纹强度与缝数成正比；B、双缝间距为离观察屏用钠灯做光源，它发出两种波长的

91.5mm,

1.5m,单色光团和团，问两种单色光的第级亮条纹之间的间距是多少？参考6解答由杨氏双缝干涉公式，亮条纹时所以，两种波长的光的第级条纹（）位置分别为6m=

665891061500.AD X XX，x=m——=-------------------------------=

3.534mmI d

1.5因此，条纹间距为、一块光栅的宽度为每毫米内有条逢，光栅后面放置的透镜焦距1010cm,500为问它产生的波长团的单色光的级和级谱线的半宽度是多少？参考500nm12解答由题意，光栅常数和缝数分别为由光栅方程得级衍射条纹的衍射角分别为0L2团，回瓦回这里的团,团确定了谱线的位置由衍射条纹的半角为团，得所以条纹的半宽度分别为.一块光栅的宽度为每毫米内有条缝，光栅后面放置的透镜焦距II20cm,500为对波长回的激光，其级和级谱线的半宽度各是多少？lOOOnm He-Ne12（衍射条纹的半角为回）参考解答由题意，光栅常数和缝数分别为由光栅方程得级衍射条纹的衍射角分别为E

1.2图0团，团这里的团,团确定了谱线的位置由衍射条纹的半角为得所以条纹的半宽度分别为.用钠黄光垂直照射一光栅，它的第三级光谱恰好分辨开钠双线（回），并测得12回的第二级光谱线所对应的衍射角为回，第三级缺级试求该光栅的总缝数团、光栅常数人缝宽乳参考解答由光栅色分辨本领:回,得:团1将钠双线的平均波长团团，团代入上式，可得光栅总缝数由光栅方程回，可得光栅常数回为2又由于光栅第三级缺级，故有回，所以缝宽为3用钠黄光垂直照射一光栅，它的第级光谱恰好分辨开钠双线囿回，并测得134团的第二级光谱线所对应的衍射角为囿第三级缺级试求该光栅的总缝数团、光栅常数回、缝宽机光栅色分辨本领为:团参考解答1由光栅色分辨本领:国，得:团将钠双线的平均波长团,团,国代入上式，可得光栅总缝数⑵由光栅方程d sinO=mAm可得光栅常数回为又由于光栅第三级缺级，故有团所以缝宽为

3.光栅的分辨本领与条纹级次成反比；C光栅的分辨本领与缝数成正比D.下列表述正确的是11（）B共轴光学系统不能以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心；A.、成完善像时，物点与像点之间任意两条光路的光程相等；B.折射球面对轴上点以宽光束成像是完善的；C拉赫不变式为回D.o、关于理想光学系统，下列表述正确的是；（）12A.理想光学系统在任意大的空间中以任意宽的光束都能成完善像；A理想光学系统在无限大的空间中以任意窄的光束都能成完善像；B..理想光学系统在有限大的空间中以任意宽的光束都能成完善像；C理想光学系统成的像不是高斯像D.、关于光阑，下列表述正确的是（）13B.视场光阑经其前面的光学系统所成的像称为入瞳；A视场光阑经其前面的光学系统所成的像称为入窗；B..视场光阑、入瞳、出瞳三者是物像关系；C、视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光D束宽度、并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑、关于人眼，下列描述正确的是（）14D眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的瞳孔调节；A.、近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；B.眼睛可视为由水晶体、视网膜和视神经构成的照相系统；C在设计目视光学仪器时，应使仪器本身由衍射决定的分辨能力与人眼的视角D.分辨率相适应、关于典型光学系统，下列表述正确的是15（）C、瑞利判断是指两个相邻像点之间的间隔等于艾里斑直径时，刚能被光学A系统分辨；.道威判断是指两个相邻像点之间距离等于艾里斑半径时，刚能被光学系B统分辨；望远镜的目镜焦距不得小于以避免人眼睫毛与目镜相碰；C.6mm,.显微镜的分辨率以像平面上能分辨的两物体间的最小距离表示D.关于光的电磁理论，下列表述正确的是16（）D、自由空间中，麦克斯方程只有平面光波解；A.光波在介质内传播时只有折射与反射现象；8等相位面传播的速度称为群速度；C..在真空中，相速度与群速度相等D、光的干涉可形成等倾干涉与等厚干涉，下列表述正确的是:17（）C平行平板形成的等倾干涉条纹为同心圆环条纹，环心为低级次条纹；A.、楔形平板形成的等厚干涉条纹为平行于楔棱的条纹，楔棱处厚度为零，形成B明纹；、对于一定的入射角，平行平板上下表面反射（或透射）的光具有相同的光程差，C因而形成同一条纹，称为等倾干涉条纹.平行平板反射光与透射光的干涉条纹总是一样的D、关于单缝衍射和光栅衍射，下列表述正确的是（）18A、当多缝干涉的某级主极大刚好落在单缝衍射的某级极小位置上时，则该级主A极大实际不出现，成为暗纹，从而形成缺级；单缝衍射暗纹条件为回；

9.光栅方程为回；C.光栅方程为机D.、关于光栅衍射，下列表述正确的是（）19D通常的衍射光栅的工作原理是基于菲涅耳衍射的原理进行工作的；A.、若按其对入射光波的调制作用，光栅可分为透射型和反射型；B光栅的角色散是指波长相差埃的两条不同级谱线之间的角距离；C.1光栅的色分辨本领是指能分辨两个波长相差很小的谱线的能力D.、关于光栅光谱仪和法布里一泊罗干涉仪，下列表述正确的是（）20A、光栅光谱仪因为其刻线数很大而具有很高的分辨本领，而法布里一泊罗干涉A仪因为其高干涉级次而有很高的分辨本领；.法布里一泊罗干涉仪的波长测量范围大于其自由光谱范围；B光栅光谱仪使用的光谱级次很大，所以其自由光谱范围较小；C.光栅光谱仪作为一种分光仪器，主要性能指标只有色散和色分辨本领D..下列描述正确的是（）21D物方和像方孔径角用由光轴转向光线所形成的锐角度量，逆时针为正,顺时A.针为负；折射球面对轴上点以宽光束成像时，像是完善的；B.、球面光学系统成像时，轴向放大率与垂轴放大率相等；C拉赫不变量对整个球面光学系统而言是不变量D.、对理想光学系统，下列表述正确的是（）22C.位于过光轴的某一截面内的物点对应的共朝像点不在该平面的共辄像平面A内；垂直于光轴的平面物所成的共钝平面像的几何形状不完全相似；B.、基点与基面为焦点、主点、节点，焦平面、主平面、节平面；C高斯物像位置关系是相对于光学系统的焦点来确定的D.、关于光阑，下列表述正确的是（）23B孔径光阑经其后面的光学系统所成的像称为出窗；A.、若孔径光阑在光学系统的最后面，则孔径光阑本身就是出瞳；B孔径光阑、入窗、出窗三者是物像关系；C.视场光阑是限制轴上物点孔径角的大小，或者说限制轴上物点成像光束宽度、D.并有选择轴外物点成像光束位置作用的光阑、关于人眼，下列描述正确的是（）24A人眼的明视距离不同于近点距离；A.人眼瞳孔调节的目的是将物清晰成像在视网膜上B.近视眼是将其近点矫正到明视距离，可以用负透镜进行校正；C.眼睛可视为由水晶体、视网膜和瞳孔经构成的照相系统，瞳孔即为视场光D.阑、对于典型光学系统，下列表述正确的是（）25B、显微镜的有效放大率为回，即放大率高于团时，能使被观察的物体细节更清A晰；减小波长可以提高光学系统的分辨率；B.、目视光学仪器，其放大作用可以由横向放大率来表示；C减小孔径可以提高光学系统的分辨率D..关于光的电磁理论，下列表述正确的是（）26D两列光波在相遇区域内，每列光波不再保持原有的特性；A.、两个振幅相同、振动方向相同、传播方向相同，但频率接近的单色光波叠B加形成拍现象，拍频等于两光波频率之和；等振幅面传播的速度称为相速度；C.两列光波叠加后其光强并非两列光波的强度简单相加D,、关于光的干涉，下列表述正确的是（）27A平行平板的反射光与透射光的关涉条纹总是互补的；A.楔形平板形成的干涉为等倾干涉，棱边处（厚度为零）总是出现明纹；B,、平板的等倾干涉条纹为同心圆环状条纹，中央条纹级次最低，随平板厚度增加，C条纹向外膨胀；迈克耳逊干涉仪的只能产生等厚干涉条纹D.、光的衍射可由光的标量衍射理论确定，下列表述正确的是28（）C由惠更斯原理即可建立光的标量衍射理论；A.惠更斯一菲涅耳原理用子波按强度叠加的思想补充了惠更斯原理；B.、惠更斯一菲涅耳原理是光的标量衍射理论的基础，其核心是波阵面外任一点的C光振动应该是波面上所有子波相干叠加的结果；菲涅耳一基尔霍夫衍射公式只能解释夫琅和费衍射D.、、在多缝的夫琅和费衍射中，随着狭缝数目的增加，衍射图样有两个显着A29的变化，即（）A、主极大条纹变得越亮、越细；B.主极大条纹变得越亮、越宽；8主极大条纹变得越暗、越宽；C.主极大条纹变得越暗、越细D.、关于光栅衍射，下列表述正确的是（）30D主极大条纹强度与缝数成正比；A.N光栅的分辨本领与缝数成反比；

40、、、、、、、B CB D\C,D AC DBo

二、填空题.单折射球面的横向（垂轴）放大率为回，若囿则1团，表示成像（填正或倒）；回，表示物像虚实（填相同或相反）、节点是角放大率团的一对共轨点，其物理意义是过主点的光线经光学系2统后方向（填不变或改变）.平面镜成像（填完善或不完善），凡次镜面反射或次镜3面反射的像称为镜像。