第三版工程光学答案[1].docx

第一章3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像,假设将屏拉远50mm,那么像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。解:在同种均匀介质空间中光战直设传播，如果选定经过节点的光规那么方向不变，令屏到针孔的初始足离为X,那么可以根据60_三角形相似得出：7°*+°所以×=300mm即屏到针孔的初始口跻为300mm.4、一厚度为20Omm的平行平板玻璃(设=1.5),下面放一直径为Imm的金属片。假设在玻璃板上盖一圆形的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少？解：位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律那么有:11nsin1.=njsin1.j(1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射.使科光束可以在光纤内传播,那么行:sin(9Oo-I2)=-由式和(2)式联立得到n。.16、一束平行细光束入射到Ow入折射率k【.5的玻璃球上.求K，k如果面镀反射膜.其会聚点应在何处？如果在凹向镇反射,帙.那么反射光束在玻璃中的会聚点乂在何处？反射光束住前外衰折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实.解：该遨可以应用单个折射面的高斯公式来解决，设凸面为第一面，凹面为第二面.(1)首先考虑光束射入坡摘俅第一面时的状态，使用高斯公式：由驾.2.-1.5»-30»Mj-1.?x-OCIiIih得到IIi-90mm会聚点位于第二面后15««处。将第一面镀眼，就相当于面镜由-+三»?*cc得到7'三15ww1,1r像位干第一面的右侧,只是延长城的交点,因此是虚像.还可以用B正负判断：(3)光线经过第一面折射：rw90三'«-30,虔像第二面镀膜，那么：球中有"两个小气泡，-个位手球心位于1/2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察，河看到的气泡在何处？如果在水中观察,看到的气泡又在何处？解；设一个气泡在中心处，另一个在第二面和中心之间。(1)从第一面向第二面看(2)从第二面向第一面看在水中19.金一平凸透镜r=WO三.，,=300Mn=1.5,当物体在时，求育斯像的位置在第二面上刻一H字丝，向其通过球面的共轨像在何处？巧入射高度hIOm,实际光战的像方截距为多少？与高期侬解：20、一环面镜半径r=7OOnm,求=O,-0.,-O.2x,-1*.,5*.10e时的物距和©距.好：(1)(2)同理.(3)同理，(4)同理，(5)同理，(6)同理，(7)同理，(8)同理，21、物体位、什3的凹由潦的什么位置时，可、，-1.:二C分别得到：放大4倍的实像，当大4倍的虚像、缩小4倍的实像和缩小4倍=得到：？=500虚像？解：(1)放大4倍的实像(2)放大四倍虚像(3)缩小四倍实倍四倍虚像第二章同理，得到,镜1.1.('v0),试用作图法分别1、针对位于空气中的正透镜兑I(/>0)及负透对以下初矩-oo,-2.-/2.0.2J.8.求像平面的位置.解：1./>0(y=-2=2(<V=-/2=/72()/=-方焦而多远的地方.解:(2)x'=0,5625(3)x'=0.703SM=/()三2/SMH-2/(Cx=T(J)/=-/2MI=O2,照相狗镜的焦距=75伽，被提琰物位工=_10，,-8mFHTHHTx,=0.937(5) x'=1.4(6) x'=2.813、3系组位J*'F.小7=-10*Ih物而到像'Omm.物镜两焦点间距离为114OmnU求该物镜焦距，井绘出基点位置图.V系统位于空气中/=-/由条件;-1.,=r,x解得：/=600X=-i)nvn个透镜把物体放大-3*投影到屏路匕当透镜向物体移近18«n时，物体相被放大-4，成求透1.=-1=-3=>/；=-3/,=-3(1,-I8)自=3=Y="=7"2-1=-2+18三>=2-18I/；-1i=I/'=>1/；-1.1=1/；-I/,将(D代入中得，2-0,3".2-ZW“/'=21.6nun方法二：=-1.=×方法三，a=-=-x,=(-3X-4)=1.2XH.f=Av=216mm5、一个薄透镜时某一物体成实像，放大率为T'.今以另一个薄透镜紧贴在第一个透镜上，加么见像向透镜方向移动20m,放大率为原先的3/4倍，米两块透镜的焦距为多少？W：7.桁电科到一个对无限远成像的长焦距物镜,焦距E20011三.由物镜顶点到像面的距禺1.-700mn由系统版后一面到像平面的距离(工作距)为?;=400加.按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构，并画出光路图。解：9、透统r=-2O()>ih,a=-3ODnu,(/=5Om.=1.5,求其焦距，光焦度，.联点位置，解：=-2(X)fw.r2-(X),vn.d-50”.=1.5求：7,0,她点位置，10,一薄透镜组焦距为K)Onm,和另一焦距为50ma的薄透镜组合,其组合焦距仍为10011m,向两薄透镜的相对位混，解：第三章1.人照镜子时,要想看到自己的全身，问镜子要多长？人离镜子的跖离有没有关系？懂f的高度为"2人身高.和前后距禹无关.2、有一双面镜系统，光税平行于其中一个平iFh镜入射，经两次反射后,出射光线与另一平面镜平行,问两平面镜的夹角为多少？解:同理：a=/；-/IAM1.M/3中+(A-2)+(;-1)=1SO'.a=6()答：a角等于60'.3、如图3T所示，设平行光管物镜/.的焦距/'=1.000加.顶杆离光轴的距离e=1.<h如果推动顶杆使平面镜倾斜，物镜焦点尸的自准直象相对于尸产生了，=2«W的位移，问平面险的做角为多少？顶FF的移动求为多少？解：图3-41.一光学系统由一透镜和平面镜组成,如图329所示.平面镜W与透镜光粕垂直交于点,透镜前方离平面镜60C1.三行物体经透镜和平面镜后，所成虚像人"ZT'至平面镜的距离为15Oma且像Ift为物高的一半.试分析透懂焦距的正负.确定透镜的位置和便布.并通出光路图.图3-29习跑4图解：例于平而悔性廉可得AB及其位置在平面愤前150刖处4"为虚像，A3为实像那么4=_，y=-=-1.-=600-150=45021.解得1.=-3(X)=150又.一!"='./=150，阳,1.'1.f'答：透镜焦距为100A恤5、如图330所示,焦距为/'-120枇的透镜后有一厚度为d-61三的平行平板,其折射率"U.5.当平行平板绕。点旋转时,像点在像平面内上下移动,试求移动Sta、'与旋转角的关系,并加出关系曲线,如果像点移动允许有0.02Mo的非线形僮，试求6允许的最大位.W:,J.sin2I1r-7cos=,1.z-=r-sm1.I1.,.Jcos/,sin1.-Jsm11.cos1.心皿（”里勺MCOS1.-Jsin-7,cos）三）,-su:学虑到平行光入射情况不发生旗游时当平行板转过&角时cos/,=JiS.(,+的=1-s12(+)n-nr(suI1cos1.-cos1.si1.)cos1.,tcos1.1CoS十。)Jsm/,(11.r)=dsm(<+)(1,cosn1-sin2(fy÷¢)13、,如图3-33所示，光线以45,角入射到平面境上反肘后通过折射率=1.5163,顶角为4°的光楔.假设使入射光线与最后的出射光线成90"试确定平面镜所应转动的方向和角段值.图3-33习题13图在A0Nq中NoINQ=180"-=176*答：平面镜顺时针旋转1.0336即可使入射光战与出射光战成90.第四章1、设照相物镜的焦距等F75mm,底片尺寸为55x55掰/,求该照相物镜的以大视场角等于多少？解：第六章7、.设计一双胶合消色差里远物极，/=100.，采用冕牌玻搐K9Sq=1.5163,%=64)和火石玻播F2("0=6128,=369),假设正透镜半径外=-r2,求：正负透镜的焦距及三个球面的曲率半径。解：第七章1、4一个人近视蜕魔是一2。(Jffi光度).词节范围是8。，求：(1)远点距离：(2)其近点距离；(3)配戴100度近视镜，求读镜的短距;(4)戴匕该近视镜后.求看清的远点即尚：(5)戴上该近视镜后，求看清的近点距离.解：(D/?=-2(I/in)Ir=-0.5mA=R-PA=SDR=-2D：.=«-A=-2-8=-10/)。=>尸=一1JR'=R-D=TDA=*-"A=HDR'=-ID2.-放火镜供柜/'=25a切，通光孔径D=1&WM,眼睛拒放火险为50mm,像距离眼睛在明觇距离2501111.渐量系数K=50%,试求：(1)视觉放大率：(2)线视场：(3)物体的位置.解：2、一放大镜焦距r=25”，通光孔径。=1即”.眼躺矩放大镜为5(Mm.像距离眼时在明视距湍250z三.渐晕系数为A=50%,试求U)视觉放大率；(2)线视场：(3)狗体的位置.<解:由K=50%可犯:=20=0,8/.tg=岑=().02Iga)='y=DtgS=250*0.02=5mm'.2y=IOnn方法二I。=。一'/'="一。=50-250=-200，阳5、有一生物显做褪，物i数值孔径NR=O.5,物体大小2y=Q411m,照明灯丝面积1.2x12加步,灯丝到物面的距穗100mn,采用临界照明，求案光镜焦距和通光孔径，幅视场光眼决定了物面大小，而物面又决定了照明的大小7,一开普勒望远镜，物镜焦距儿'=200,h,".目镜的焦距为£=25”.物方现场角2w=8'.渐虻系数K=5O%,为了使目镜通光孔径。=23.7“”，在物镜后熊平面上放场镜，试：(1)求场镇焦距：(2)假设该场能是平面在前的平凸的透境,折射率“=1.5,求其球面的曲率半径.第九章2、在玻璃中传播的个题偏振光可以表示E,=O,E.=0,E=IO%osm()n(一一一/),试求1：0.65<光的脓率和波长：(2)玻璃的折射率.解：(1)E=Acos2v(-)+¢>=102cos10',(/)c0.65t211v=10is,v=>,=5×10uW=£=%=_-=1.54vZ3.9x107×5xI0,48、电矢JS方向与入射而成45度角的一束战体振光入射到两介质的界面上，两介质的折射率分别为n1=1.=1.5.问：入射角4=50度时，反射光电矢域的方位角（与入射面所成的角）？假设4=60度，反射光的方位角又为多少？解：IK一个光学系统由两片别离透镜组成，两透镜的折射率分别为1.5和1.7,求此系统的反射光能损失。如透镜外衣镀上曾透原.使外表反射比降为0.01,向此系统的光能损失又为多少？设光束以接近正入射通过各反射向.解13、线偏振光在玻璃空气界面上发生全反射,线偏振光的方位角a=45度.向线偏振光以多大角度入射才能使反射光的S波和P波的相位基等于45度,设玻璃折射率=1.5.好：第十章2、k杨氏实验中，两小孔距离为B（观察屏高小孔的距离为50s.当用一片折射率为1.58的透明薄片贴住其中一个小孔时（见图UT7）,发现屏上的条蚊系统移动了0.5场面，试决定试件厚度.其F外衣涂上某冲高折射第10个亮攻的半径是多少？由中心向外计0个光环处的条纹间距解：设厚度处3%前F光程更丝三（现家里远镜物镜的焦距为20cm）（3）第t,折射率n=1.5.（,h>1.5）,问（1）在反射t%向观察到的阴条纹中心是暗还是解：即<<”图门纥作两坂睡射物均产生半波损失,对应的光程差为.中心条纹的干预级数为为整数.所以中心为一亮纹（2）由中心向外，第N个亮奴的角半径为必半径为k=eo=0.067X200mn=13.4”第卜个亮纹处的条纹角间距为，间距为=f1.0=0.67"”在等慎干预实验中，假设平板的厚度和折射率分别是h=3皿和n=1.5,望远镜的现场角为6°,光的波长A=45S"h.向通过型远镜能畴看到几个亮蚊？解:设有N个亮纹,中心级次最大角半径O=愣-1+10.0524二可看到12条亮纹