工程光学习题参考答案第七章 典型光学系统.docx

第七章典型光学系统1.个人近视杵度是-2/）（标光度）,曲骼葩用是8/）.求：（1）远点距国：（2）其近点距离：（3）配戴100度近视镜，求该说的保距；（4）航上该近视镜后，求看清的远点距离：（5）戴上该近视饿后.求看清的近点距禹.解：R=1.-2（1.z11）Ir.*.If=-0.5，A=R-PA=SDR=-2D：./,=/?-4=-2-8=-IOD1.=-=-0.b?»°P10R'=R-D=-ID4=-1,八=*-A=80R,=-DP'=R,-A=-9D/；=-=-0.1Iw92 .-放大镜焦距/'=25，”，通光孔径D=I即“，眼匾距放大镜为50m,“像跟离也睹在明觇跑离25S三1,渐呆系数为火=50%,试求1视觉放大率：（2线视场；（3）物体的位置。KD婀已知：放大镜f,=25mnD,.=ISnwt=5(Vw"y-,=25(>wnK=50%求：r2y/解:p'-D=1.-250,P,250,50'2525=10+1-2=9由K=50%可得：zgw'=J1.=o.82P,2*50tg()=0.02t8fa=i.&<v'=O.I8I2_1_-2-25.N=Dfg=25O*O.O2=5mm二2y=IOimny/=250*1.g<"'=45mfi=-200,Wn1.=250”1-I=-222Im2y=0nun/,=P-50-25O=-200"/=-22.22w?3 .一显微说物般的垂轴放大率为=T,数做孔径NA=0.1,共振用1.=180，物镒根是孔径光嗣.目懂他印f：=25.（1）求显微镜的视觉放大率.（2）求出射光Sft直径.（3）求出射光B1.t距离（镜目距）。（4）斜入射照明时，=0.55/7«».求显微饿的辨别率.（5）求物镜的通光孔径.（6）射物玛2_y=6"”，渐呈系数*=50%,求目镜的通光孔径。己知；显激物或B=TXNA=O.1共挽即1.=Is0“，物镜框为孔径光阑fe=25m,=驾噗=1。'25=7*,=-30x公SOONA5*0.1.IY=1.67nun30孔J-rfI匚>1-h_H由物钺成象关系：J1=-=-3r-.I=-45（-/）+/'=180'1.-Itf=,35,三z=Tr+/）=-160wm212111"25160EO1.'z=29.62，道成推断0.5O.5O.55pwCrV=2.75zrnNA0.19口镜的禽=%=登器=-0.185,Iz-160D=-=9.02mw0.1854.欲辨别0.00072S，"的微小物体,运用波长/=0.0005为"，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？现场光阑确定了物面大小,而物面又确定了照明的大小2y=0.4NA=ninu0.5=smt0.5=D1.2smu=tanu=Zr-Z=1007'=25I1.1.111-=>-nJ-18.75VIf25-75fn/2saiu=igu=-=Q51'=D2=>D=255.有生物显微镜，物镜数值孔径NA=O.5,物体大小2），=04，”，照明灯丝面积1.2×1.2”R灯丝到物面的距附100板,采纳临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径，已知NA=O52>=O.4灯丝面枳1.2×1.2AWN-灯丝到物面的距离100on临界照明求：/i和通光孔径.I=-75mm1.,=25mmNA=nsnu：.=I8.75z2.*.sin/=0.5u=30"D=2*3O,=2*25*r30'=28.86三6.为看清4加处相隔150Ina的两个点（设1.'=0.（X）03wd）,若用开件初里远镜观察，则:（1）求开普助里远镜的工作放大倍率：（2）一简长1.=KX）”耽,求物镜和目镜的焦距:（3）物镜板是孔径光眼，求出射光瞳距离：（4）为满意工作放大率的要求,求物慎的通光孔径：（5）视位四整在±5。（屈光度），求目镜的移动Sh（6）若物方现场角2m=8°求象方视场角：（7）渐呈系数K=50%,求目镀的通光孔径.己知：/=7000，”b=150"V"解：150"IW4*I(XX)*I(XX)三=3.75*IOs(rnd)有效放大率二千探转=8工作放大率=1.6-24xf：+”=1.w/=88.89=拳=8f；=11.1Iwm_1_=_11_7-.-ujo1.,i=12.5"""T对于R=+5DD=2.3*8=184也Ift=200""=-(1.1.1.1.+1.)/'=12.5+2(X)-1.=212.5-1.代入公式1 11三三一="i'I/;整理得：1.2-201.391.+123.4=0:1.=0.62ja对于R=TDIft=-200，=2-12.5)=-18.757=T77=8.75-TTTi/=-10.488，2=11.11-10.488=0.62"w?(>>=8*4=0.5594W三58.44oK=O.5AI=2*，z'*g"=2»12.5*0.5594=13.985，7.开普勃里远悔,五经依即0'=200"".目镜的焦即为/；=25”.物方视场角2y-8".渐晕系数K=50%,为了使口镜通光孔径。=23.7"M在物镜后供平面上放一场悦试：。)求场镜焦距；(2)若该场镜是平面在前的平凸常透镣,折肘率/=1.5,求其球面的曲率半径。：.f'fi=9.14w”0=%+3?=Vj=OQIr1.=*=02=0.011n'nn,-1.,=其中/=8I=9().14Ir”=1.5“'=1代入求得：11.51-1.590.14-rr=-45,WM9.一个照明器由灯泡和聚光镜组成，已知聚光镜焦矩r=4(NMMA.通光孔径D=2(X,w11,要求照明距离为5w远直径为3e的暇，试问灯泡应安装在什么位位，已知:求;解：11.1.-357.14.14(X)/=-188.679”11.用电视摄象机监视天空中的目标，设I1.标的光亮度为25(Xkv/W2,光学系统的透过范为0.6.摄象管靶面要求照度为2(V.v.求报影物院应用多大的光圈.解：z=0.6=尸=7.6»8DZ-2500£-2014.开普勃里远钺的筒长255楝，=-8v,%=6",D'=5"m无渐此< 1>求物镜和目镣的焦距；< 2>目段的通光孔径和出瞳距：< 3>在物镜焦面处放一场镜,其集花为/'=70nm,求新的出睇距和目镜的通光孔径:< 4>目镜的觇度调整在±4。（屈光度），求目镜的移动埴”/；+/i；=225解得-2006，”fi'1.=25mmD-,=/)'=8X5=40MvnD'D.=2×(225ta+)=2S.(vnmhi=*tg=2(X)×r,g3=10.48/nw但=%由三角形相像得：（*Nx+y=200,>X=131.23ny=68.77"”有大三角形相像得:4>o=X一)”曳20131.23=68.77+25D11=28.58""P=-225工；=25叨P=28.125ntI=-y=-68.7711I=_I1h,10.48彳-827.889-0.0126587Dh=2x(-/；+Z；)tg=2×(8Z7.889+25)O.O1.26587=21.59ntrn物镜经场镜成像I1I/；+075/；=1.20nv经目镜成像/,=54.145-25=95"ImIII=9525P'=4=I9.79w,祗=±4×25I(M)O=±2.5，i+68.777515 .一透镜焦距/'=30""",如在其的边放式一个=Y"的开普勒里远镜.求组合后系统的像方基点位置和焦距,并画出光路图.).r,1-解：.KftJ,求得J'1.”M/'=,+(-/')=30+IW)=210(mn)/J=30(ifVH)格组合后的焦距忠18Omm基点位置如图所示.其无跖图如下所示:16 .已知.为=-20'M'的双凸透镜，置于空气中。物A位于第一球面前5(9”处，其次面被反射原，该物境所成实像B位于第球面前5，v”，如图所示。若按薄透镜处理，求该透镜的折射率n.解：设：透境的折射率为n物点A经八折射成像在A，处,将已知条件KI代入公式得A，经反射后.成像于Ir点.故将,代入反射面公式.得：.B点再经折射成像在B点.依据光路的可逆性.相B视为物,B1点视为像，有，代人折射公式，得：由式艇得：答：透镜的折射率为1.6,17 .已知物镜焦距为，相对孔径，对无力远物体成像时，由物镜第一面到像平面的距离为,物镜最终一面到像平面的距底为，<1）按薄透镜处理,求物镜的结构参数：（2）若用该物统肉成开普勃里远镜，出腌大小为，求史远镜的视觉放大率：C<3）求目镜的焦距、放大率：<（4）假如物就的第一面为孔径光俺，求出睥距：O（5）电远镜的辨别率：（6）假如觇度调整为±5折光度，目镜应能移动的距离，O（7）一出光路图.耨和d=g三代入公式1'=250()将4=d-GM代入牛顿公式/'."/I得：/7=-300("""),=-=-25,口D1I7：-mD=500X=50(wn)因/°,则：IO夕翁20（"加250250T7二刀（力里远镜系统的结构如卜图所示:将-1和f:200“代入公式7"7,得：1,-66.67三;2_i=_1.将2=-(66.67+320)=-386.67如和£/=20,mn代入公式/,得出般范：（，21.0953）Q=(5)也=坨=2ED50(6产士r±F=s（7）里远系统光路图如"18.思索即1、用一具已正常调整的望远镜,用来视察地而上的建筑物,怎样调俗愤筒的长度？答；一具己正常调整的史远镜是用来视察极近的问题的.对物镜而言，物距接近无穷远，其像距就是初镜的焦距：而对于目境而言，目镜的物距就是它的生距.目镜的像即为无穷远.所以此时简氏等于两透懂的焦距之和.当用它视察地面上的建筑物时,此时物矩从无穷远变为有限距离,他跑也从焦点移向焦点的外侧，所以必制拉长钺简才能使物镜所成的像落在目镣的物方焦平面上。2 .摄影物镜的三个球要参数是什么？它们分别确定系统的什么性质？答：振影物镜的三个常要参数是：焦距广、相对孔径D,r和现场角力.焦距影响成像的大小，相对孔径影响像面的照度和辨别率，觇场角影响成像的范围。3 .为了保证XInit精度测量仪器一般采纳什么光路？为什么？答：为了保证测地精度,测量仪器一般采纳初方远心光路。由于采纳物方远心光路时，孔径光眼与物慑的像方焦平面重合.无论物体处于物方什么位置.它们的主光线是理合的.即轴外点成像光束的中心是相同的.这样，虽然调他不准，也不会产生测埴误差。4 .显微物悔、型远物镜、照相物懂各应校正什么像差？为什么?答：显微物镜和望远物豌应校正与孔径有关的像差，如：球茏、正弦差等.照相物镜则应校正与孔径利视场有关的全部像整.因为显微和里远系统是大孔径、小现场系统,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整？