光学设计试题及答案

光学设计试题及答案

一、单项选择题（共30题，每题1分）（以下每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号中）光学系统中，描述光线传播方向和路径的直线称为（）A.法线B.光轴C.波阵面D.焦平面焦距为100mm的薄透镜，其光焦度为（）A.

0.01mm⁻¹B.

0.01m⁻¹C.

0.01cm⁻¹D.

0.01dm⁻¹以下哪种像差与光学系统的视场有关，且会导致轴外点成像模糊（）A.球差B.慧差C.像散D.畸变光学材料的折射率随入射光波长变化的现象称为（）A.色散B.双折射C.吸收D.散射以下哪种光学系统适用于观察近处物体（如阅读），且物方视场较小（）A.望远镜B.显微镜C.放大镜D.照相机光学系统中，能将点光源发出的光转化为平行光的是（）A.凹透镜B.凸透镜C.平面镜D.棱镜以下哪项不是光学系统的基本参数（）A.焦距B.视场角C.相对孔径D.光阑当光学系统存在球差时，轴上点成像会形成（）A.彗星状光斑B.模糊的圆斑C.星状光斑D.对称的弥散斑光学设计中，“光阑”的主要作用是（）A.聚焦光线B.限制视场C.校正像差D.改变光的波长以下哪种像差会导致轴外点的成像在不同视场下呈现不同的像高（）A.球差B.场曲C.畸变D.色差折射率n=

1.5的玻璃，其全反射临界角（对空气而言）约为（）第1页共8页A.30°B.42°C.45°D.60°光学系统中，“分辨率”的主要影响因素是（）A.焦距B.相对孔径C.衍射极限D.视场角以下哪种光学零件可用于改变光的传播方向90°（）A.直角棱镜B.平行平板C.透镜D.反射镜光学系统中，“焦深”是指（）A.焦点到像面的距离B.物点到焦点的距离C.像面允许的离焦范围D.光线在焦平面上的弥散斑直径以下哪种光的波长最长（）A.紫外线B.可见光C.红外线D.X射线光学设计中，“渐晕”现象的产生是由于（）A.光阑位置不当B.透镜焦距过大C.视场角过小D.材料吸收过多以下哪项不属于几何光学的基本定律（）A.光的直线传播定律B.光的独立传播定律C.光的折射定律D.光的电磁感应定律光学系统中，“相对孔径”的定义是（）A.焦距与通光口径之比B.通光口径与焦距之比C.焦距与视场角之比D.通光口径与视场角之比以下哪种像差与光学系统的光阑位置无关（）A.球差B.慧差C.像散D.畸变光学材料的“阿贝数”表示的是（）A.折射率随温度的变化率B.折射率随波长的变化率C.色散能力的大小D.透光率的高低显微镜的“数值孔径”（NA）与以下哪项直接相关（）A.焦距B.物距C.介质折射率和孔径角D.视场角第2页共8页以下哪种光学系统的视场角最大（）A.望远镜B.显微镜C.广角相机D.长焦镜头光学设计中，“调制传递函数（MTF）”主要用于评价系统的（）A.成像清晰度B.像差大小C.分辨率极限D.光强分布以下哪种光学零件可用于产生平行光（）A.凹透镜B.凸透镜（物在焦点处）C.平面镜D.分光镜光学系统中，“球差”的校正主要通过（）A.改变透镜材料B.调整透镜曲率C.增加透镜数量D.减小光阑大小以下哪种光的单色性最好（）A.白光B.激光C.紫外线D.红外线光学系统中，“光轴偏移”是指（）A.主光线偏离理想位置B.光阑中心偏离光轴C.透镜光心偏离光轴D.以上都不是以下哪项是光学设计的核心步骤（）A.绘制结构图B.确定初始参数C.像差校正D.计算光学零件尺寸光学材料的“透光率”主要受以下哪种因素影响（）A.折射率B.吸收系数C.色散D.密度以下哪种光学系统适用于测量微小物体（）A.望远镜B.显微镜C.分光计D.相机

二、多项选择题（共20题，每题2分）（以下每题有多个正确答案，请将正确答案的序号填在括号中，多选、少选、错选均不得分）光学系统的基本参数包括（）A.焦距B.视场角C.相对孔径D.光阑位置第3页共8页以下属于像差的类型有（）A.球差B.慧差C.场曲D.色差影响光学系统分辨率的因素有（）A.衍射极限B.像差C.光的波长D.相对孔径常用的光学材料有（）A.光学玻璃B.光学塑料C.石英D.树脂光学系统中，光阑的类型包括（）A.孔径光阑B.视场光阑C.渐晕光阑D.消杂光光阑以下属于几何光学基本定律的有（）A.光的直线传播定律B.光的反射定律C.光的折射定律D.光的干涉定律光学设计中，常用的评价像质的方法有（）A.MTF曲线B.点列图C.波像差D.分辨率测试卡以下关于透镜的描述正确的有（）A.凸透镜对光线有会聚作用B.凹透镜对光线有发散作用C.双凸透镜的焦距为正D.平凹透镜的焦距为正光学系统中，“视场光阑”的作用是（）A.限制成像范围B.控制轴外光束C.减小像差D.提高分辨率以下属于光学系统“像差”校正目标的有（）A.减小球差B.消除色差C.校正场曲D.降低分辨率光学系统中，“光的传播方向”可通过以下哪些零件改变（）A.反射镜B.棱镜C.透镜D.光阑以下关于“焦距”的描述正确的有（）A.凸透镜焦距为正B.凹透镜焦距为负C.焦距越长，系统聚光能力越强D.焦距是焦点到光心的距离第4页共8页光学设计中，“相对孔径”的影响有（）A.决定系统分辨率B.影响成像亮度C.改变像差大小D.决定视场角常用的光学设计软件有（）A.ZEMAX B.CODE VC.OSLO D.MATLAB以下属于“色差”类型的有（）A.位置色差B.倍率色差C.纵向色差D.横向色差光学系统中，“光强分布”受以下哪些因素影响（）A.相对孔径B.光阑位置C.光学材料吸收D.衍射以下关于“棱镜”的描述正确的有（）A.直角棱镜可改变光轴方向90°B.普罗棱镜由两个直角棱镜组成C.棱镜的主要作用是反射光线D.棱镜不会产生像差光学系统中，“光阑”的位置会影响（）A.球差B.慧差C.畸变D.场曲以下属于“物理光学”研究内容的有（）A.光的干涉B.光的衍射C.光的偏振D.光的直线传播光学设计中，“初始参数确定”需要考虑的因素有（）A.系统用途B.性能要求C.成本限制D.环境条件

三、判断题（共20题，每题1分）（对的打“√”，错的打“×”）光学系统的焦距越长，其成像放大率越大（）球差是轴上点单色像差，慧差是轴外点单色像差（）折射率n=

1.5的玻璃对空气的全反射临界角为45°（）光学材料的阿贝数越大，其色散能力越强（）显微镜的分辨率与数值孔径成正比（）第5页共8页相对孔径越大，光学系统的成像亮度越高（）光的波长越长，衍射现象越明显（）平行平板会使光束产生球差（）望远镜的视场角通常比显微镜大（）调制传递函数（MTF）可用于评价光学系统的像质（）凸透镜对所有入射光都有会聚作用（）光学系统中，光阑的孔径越大，通光量越大（）光的折射定律是n₁sinθ₁=n₂sinθ₂（）场曲会导致轴外点成像不在同一平面上（）光学塑料的折射率通常比光学玻璃高（）反射镜的反射率越高，成像质量越好（）光学系统的焦深与相对孔径成正比（）激光的单色性比自然光好（）消色差透镜由两种不同材料的透镜组成（）光学设计中，“渐晕”是可以完全消除的（）

四、简答题（共2题，每题5分）简述光学设计的基本流程如何控制光学系统中的像差？附标准答案

一、单项选择题（共30题，每题1分）1-5B A C AC6-10B DD B C11-15B CAC C16-20A DB AC21-25CCA BB第6页共8页26-30BCC BB

二、多项选择题（共20题，每题2分）ABCD

2.ABCD

3.ABCD

4.ABCD

5.ABCDABC

7.ABCD

8.ABC

9.AB

10.ABCAB

12.ABD

13.ABC

14.ABC

15.ABCDABCD

17.ABC

18.ABC

19.ABC

20.ABCD

三、判断题（共20题，每题1分）×

2.√

3.×

4.×

5.√√

7.√

8.×

9.√

10.√×

12.√

13.√

14.√

15.×√

17.×

18.√

19.√

20.×

四、简答题（共2题，每题5分）光学设计基本流程

①明确需求确定系统用途、性能指标（焦距、视场、分辨率等）；

②初始参数确定根据需求选择光学类型，计算初始结构参数；

③像差分析利用像差理论评估初始结构像质；

④像差校正通过调整透镜曲率、间隔、材料等优化像质；

⑤系统优化平衡各参数，确保性能达标；

⑥结构设计确定零件尺寸、公差、材料及装调要求像差控制方法

①选择合适光学类型（如双高斯结构校正场曲）；

②采用不同材料透镜组合消除色差（如消色差透镜）；

③合理设计光阑位置和孔径，减小球差、慧差；

④优化透镜曲率和厚度，校正场曲、畸变；

⑤利用软件仿真（如ZEMAX）进行像差模拟与迭代优化第7页共8页说明本试题覆盖光学设计核心知识点，难度适中，适合光学相关专业学生或从业者练习使用答案基于光学设计基础理论，结合实践经验整理，可作为学习参考第8页共8页。