工程光學(xué)英文題加中文題含答案

1、En glish Homework for Chapter 11nan cie nt times the rectili nearpropagati on of light was used to measure the height of objects by comparing the len gth of their shadows with the len gth of the shadow of an object of known len gth. A staff 2m long whe n held erect casts a shadow 3.4m long, while a

2、build ing'hadow is 170m long. Howtall is the buildi ng?Soluti on.Accord ing to the law ofx 2 rectilinear propagation, we get, 170 34 x=100 (m)So the building is 100m tall.2. Light from a water medium with n=1.33 is in cide nt upon a water-glass in terface at an angle of 45o. The glass index is 1

3、.50. What angle does the light make with the normal in the glass?Soluti on.Accord ing to the law ofrefracti on, We get,IInsin I n sin Isin I1.33 sin45150.626968I 38.8So the light makeno rmal in the glass.3. A goldfish swims 10cm from the side of a spherical bowl of water of radius 20cm. Where does t

4、he fish appear to be? Does it appear larger or smaller?Solution. According to the equation.n n n n,lA 8.5836(cm) r and n =1 , n=1.33, r=-20we can get1 n n n 1.330.330.1165nln I8.5836 1.331 10| 1.14161l l r 1020So the fish appears larger.Ri =20cmR2=-20cm:-10cr4. An object is located 2cm to the left o

5、f con vex end of a glass rod which has a radius of curvature of 1cm. The in dex of refracti on of the glass is n=1.5. Find the image dista nee.Soluti on. Refer to the figure. Accord ing to the equati onn n n n，l l r and n=1, n =1.5, li=-2cm,ri=1cm , we get<AA；<J:Aliiiia-l1=2cm4_片 r1=1cm1.51.5

6、1107? "1_211l2 d l112 2 cmEn glish Homework for Chapter 22. A lens is known to have a focal len gth of 30cm in air. An object is placed 50cm to the left of the lens. Locate the image and characterize it.Solution. According to Gaussf=The object is tran spare nt cube, 4mm across, placed 60cm in f

7、ront of 20cm focal length. Calculate the transverse and axial magnification and describe what the image looks like?Solution. From Gauss ' s equation, we find for the rear surface of the cube (the face closer to the lens)l1 430(cm)that, “ f (60) 20°cs equation,1 l 丄Ul f and f =30cml=-50cmIi

8、rIl 30 ( 50)75(cm) ；-l=50cm|we get f l 30(50)L 空 1.5l 50The image is a real, larger one.For the front surface (the face farther away from the len s),(60.4) 20I229.9(cm)60.4 20The transverse magnification for the30Mt0.5rear surface is 60But the axialmagn ificati onis30 29.960 ( 60.4)0.25Since Mt Ma,t

9、he cube doesn' t look likea cube.4. A bic on vex lens is made out of glass of n=1.52. If one surface has twice the radius of curvature of the other, and if the focal len gth is 5cm, what are the two radii?Solution. Supposing r1= -2r2 ( p 2=-2 p1) , according to the lens equation(n 1)( 1 2) we ge

10、t,10.1282 20.2564 r1=7.8(cm) r2=-3.9(cm)返回En glish Homework for Chapter 41. A stopmm in diameter is placedhalfway betwee n an exte nded object and a large-diameter lens of 9cm focal len gth. The lens projects an image of the objectonto a scree n 14cm awa y. What is the diameter of the exit pupil?Obj

11、ectLens-llSolution. Refer to the figure. First, from the known focal length and the image dista nee,we find the object dista nee.1 1丄1 1 f and I =14 f =9 l=-25.2(em)The stop is one-half that distanee is front of the lens, sols=12.6(cm) ls'=31.5(cm)Dex L 31.5Dstop ls25.22.Dex 2.5 0.82(cm)2. Two l

12、enses, a lens of 12.5cm focal length and a minus lens of unknownpower, are mounted coaxially andcm apart. The system is a focal, that is light en teri ng the system parallel at oneside emerges parallel at the other. If a stop 15mm in diameter is placedhalfway betwee n the len ses:1) Where is the ent

13、rance pupil?2) Where is the exit pupil?3) What are their diameters?Solution. Refer to the figure. For the system to be a focal, the focal points of the two lenses must coin cide. Since f=12.5cm, andthe two len ses arecm apart, sof2 =-4.5cm. The en tra nee pupil is the image of stop formed by the fir

14、st lens.i丄丄According to Gauss ' s equation,and l=4cm, f=12.5cm. We getlifihfi li12.5 48.55.88(cm)DDstop 15 5.88D entrance422.05(mm)The exit pupil ' slocatio n is2( 4.5) ( 4)l 衛(wèi)l2l2 f2( 4.5)( 4)2 12 ?Dstop 157.95(mm)18訂2.12(cm)Dexit返叵En glish Homework for Chapter 71. A pers on wants to look a

15、t the image of his or her own eyes, without accommodati on, using a con cave mirror of 60cm radius of curvature. How far must the mirror be from the eye if the pers on has1) Normal visio n?2) 4diopter myopia, without correcti on?3) 4diopter hyperopia, without correcti on?Soluti on.1) When the person

16、 has normal vision, according to the following scheme 1, we get l'2) Accord ing to the followi ng scheme 2,l'=oScheme 1lrllr25cm25(cm)60cml285l30 250l 85_4 30 25285 652l175(cm)l150(cm) orl2l'210(cm)15(cm)Li(25L<Scheme 2So the mirror must be 75cm or 10cm from the eye.3) Accord ing to t

17、he followi ng scheme 3, real, so we can give up this an swer)l' l25(cm)r 60cml235l30 25 0亠25 -LScheme 3l 35 J3524 30 25235 652l150(cm)l'175(cm) orl 2l'215(cm)10(cm)(Since the object isSo the mirror must be 50cm from theeye.2. Discussi on: What differe nces betwee n the follow ing situati

18、 ons:1) a microscope is used for projecti on;2) the microscope is used for visual observati on.返回工程光學(xué)（上）期末考試試卷.問答題：（共12分，每題3分）1. 攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？ 它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？2. 為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般 采用什么光路？為什么？3. 顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各 應(yīng)校正什么像差？為什么？4. 評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各 有什么優(yōu)缺點(diǎn)？圖解法求像或判斷成像方向：（共分，每題3分）1 求像A'B'2 求像A'B'

19、3求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦4判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向5. 求入瞳及對(duì)無窮遠(yuǎn)成像時(shí) 的視場(chǎng)6. 判斷棱鏡的成像方向H H1d1A1-Fl'肥FlE一-人*題2團(tuán)丄FFT*躺題26圖填空：（共10分，每題2分）1. 照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān) 系為：2轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分 和兩大類，其作用是：3一學(xué)生帶 500 度近視鏡，則該近視 鏡的焦距為 ,該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離為4光通過光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要 有： , 和5激光束聚焦要求用焦距較 的透鏡，準(zhǔn)直要用焦距較 的透鏡。四.計(jì)算題：（共60分）1 .一透鏡焦距f' 30mm，如在其前邊放置 一個(gè)

20、6泊勺開普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后 系統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出 光路圖。（10分）2 .已知r 20mm , r2 20mm的雙凸透鏡，置于 空氣中。物A位于第一球面前50mm處, 第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B 位于第一球面前5mm，如圖所示。若按 薄透鏡處理，求該透鏡的折射率 n。（20 分）3 .已知物鏡焦距為500mm，相對(duì)孔徑“, 對(duì)無窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面 到像平面的距離為400mm，物鏡最后一 面到像平面的距離為300mm。（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu) 參數(shù)；（8分）（2）若用該物鏡構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)鏡， 出瞳大小為2mm ,求望遠(yuǎn)鏡的視覺放 大率；（4分）（3）求目鏡的

21、焦距、放大率；（4 分）（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌， 求出瞳距；（6分）（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（2分）（6）如果視度調(diào)節(jié)為折光度，目鏡 應(yīng)能移動(dòng)的距離。（2分）（7）畫出光路圖。（4分）?幾何光學(xué)試卷?幾何光學(xué)答案?物理光學(xué)試卷?物理光學(xué)答案工程光學(xué)（上）期末考試參考答案 一.簡(jiǎn)答題：（共12分，每題3分）1.攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它 們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？答：攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是：焦距宀 相對(duì)孔徑和視場(chǎng)角二。焦距影響成像 的大小，相對(duì)孔徑影響像面的照度和分 辨率，視場(chǎng)角影響成像的范圍。2. 為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采 用什么光路？為什么？答：為了保證測(cè)量精度，測(cè)量

22、儀器一般 采用物方遠(yuǎn)心光路。由于采用物方遠(yuǎn)心 光路時(shí)，孔徑光闌與物鏡的像方焦平面 重合，無論物體處于物方什么位置，它 們的主光線是重合的，即軸外點(diǎn)成像光 束的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不 準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。3. 顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng) 校正什么像差？為什么？答：顯微物鏡和望遠(yuǎn)物鏡應(yīng)校正與孔徑 有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照 相物鏡則應(yīng)校正與孔徑和視場(chǎng)有關(guān)的所 有像差。因?yàn)轱@微和望遠(yuǎn)系統(tǒng)是大孔徑、小視場(chǎng)系統(tǒng)，而照相系統(tǒng)則是一個(gè)大孔 徑、大視場(chǎng)系統(tǒng)。4評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有哪幾種？各有 什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：評(píng)價(jià)像質(zhì)的方法主要有瑞利 (Reyleigh )判斷法、中心點(diǎn)亮度法、 分辨

23、率法、點(diǎn)列圖法和光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF法等5種。瑞利判斷便于實(shí)際應(yīng) 用，但它有不夠嚴(yán)密之處，只適用于小 像差光學(xué)系統(tǒng)； 中心點(diǎn)亮度法概念明確， 但計(jì)算復(fù)雜，它也只適用于小像差光學(xué) 系統(tǒng)；分辨率法十分便于使用，但由于 受到照明條件、觀察者等各種因素的影 響，結(jié)果不夠客觀，而且它只適用于大 像差系統(tǒng)；點(diǎn)列圖法需要進(jìn)行大量的光 線光路計(jì)算； 光學(xué)傳遞函數(shù)法是最客觀、 最全面的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法，既反映了衍射 對(duì)系統(tǒng)的影響也反映了像差對(duì)系統(tǒng)的影 響，既適用于大像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)也 適用于小像差光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。圖解法求像或判斷成像方向：（共分，每題 3 分）1. 求像A'B'（圖中C為球面反射鏡

24、的曲 率中心）2求像 A'B'3 .求物AB經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后所成的像，并注明系統(tǒng)像方的基點(diǎn)位置和焦距4判斷光學(xué)系統(tǒng)的成像方向5求入瞳及對(duì)無窮遠(yuǎn)成像時(shí) 50%漸暈的 視場(chǎng)6判斷棱鏡的成像方向填空：（共10分，每題2分）1. 照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系 為： _照明系統(tǒng)的拉赫不變量要大于成像 系統(tǒng)的拉赫不變量 _保證兩個(gè)系統(tǒng)的光瞳銜接和成像關(guān)系2. 轉(zhuǎn)像系統(tǒng)分棱鏡式和一透鏡式.兩大類，其作用是：_使物鏡所成的倒像轉(zhuǎn)變?yōu)檎?像。3. 學(xué)生帶500度近視鏡，則該近視鏡的焦距為-0.2米,該學(xué)生裸眼所能看清的最遠(yuǎn)距離為 眼前0.2米。4. 光通過光學(xué)系統(tǒng)時(shí)能量的損失主要有：_兩誘明

25、介質(zhì)面上的反射損失,介質(zhì)吸收的損失禾口 反射面的光能損失_。5. 激光束聚焦要求用焦距較 短_ 的 透鏡，準(zhǔn)直要用焦距較 長(zhǎng)一的透 四.計(jì)算題：（共60分）1.一透鏡焦距' 如在其前邊放置一 個(gè)的開普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)的 像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫出光路圖。（10 分）解:幾，也 A1求得： ，_/j -'+(-/)-30+ 180-210 伽丿30 (mm)答：組合后的焦距是-180mm基點(diǎn)位置 如圖所示 其光路圖如下所示:412. 已知,的雙凸透鏡，置于空氣中。 物A位于第一球面前 宀：處，第二面鍍反 射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面 前“，如圖所示。若按薄透鏡處理，求

26、 該透鏡的折射率n°（20分）設(shè)：透鏡的折射率為n 物點(diǎn)A經(jīng)。折射成像在A處，將已知條件代入公式H1 鬥廠廠得-A經(jīng)反射后，成像于 1 1 2B'點(diǎn)。故將，代入反射面公式二,1 1 _ 1 得：-B'點(diǎn)再經(jīng)“折射成像在 B點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性，將 B視為物, B'點(diǎn)視為像，有，代入折射公式，得:520由 式解得： 答：透鏡的折射率為1.6。3. 已知物鏡焦距為，相對(duì)孔徑二，對(duì)無窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面到 像平面的距離為 ，物鏡最后一面到像 平面的距離為匚:曲。（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù);分）2）若用該物鏡構(gòu)成開普勒望遠(yuǎn)鏡，岀 瞳大小為際，求望遠(yuǎn)鏡

27、的視覺放大率；4分）（3）求目鏡的焦距、放大率；（4分）4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求 出瞳距；（6分）（5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（2分）(6) 如果視度調(diào)節(jié)為折光度，目鏡應(yīng)能 移動(dòng)的距離。(2分)(7) 畫出光路圖。(4分)解：根據(jù)題意，畫岀物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下：為1將-和 f = 1 :丁代入公磯1r阿亦=陽-血羅1代入牛頓公式”血 /曰z，得:心，得:A'- -300WD _ 1(2)因廠：則:£）= 5aOxL = 50（；Mini）D'(4)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:£ 1 =J_將“jot和加m伽代入公式廠廠尸，得:-d(5.fi7mra將_：_

28、：. _ ' . 和i _一,代入公式-",得出瞳距：J（6）（7）望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下:?幾何光學(xué)試卷 ?幾何光學(xué)答案 ?物理光學(xué)試卷?物理光學(xué)答案工程光學(xué)（下）期末考試試卷2一束準(zhǔn)直的單色光正入射到一個(gè)直 徑為 1cm 的匯聚透鏡，透鏡焦距為 50cm,測(cè)得透鏡焦平面上衍射圖樣 中央亮斑的直徑是6.66 io3cm,則光波 波長(zhǎng)為（ ）nm。3. 已知閃耀光柵的閃耀角為15°,光柵常數(shù)d=1 m,平行光垂直于光柵平 面入射時(shí)在一級(jí)光譜處得到最大光 強(qiáng),則入射光的波長(zhǎng)為 （）nm。4 . 晶 體 的 旋 光 現(xiàn) 象 是 （） , 其 規(guī) 律 是（）。5. 渥拉斯棱鏡

29、的作用 （）,要使它獲得較好的作用效果應(yīng))1 1 1 0 1 0 11 1 0 i 0 i 1利用此關(guān)系 . 波 片 快 軸 的 定 義為（）。相干長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，說明光源的時(shí) 間 相 干 性）°9 獲得相干光的方法有（）和（）。10.在兩塊平板玻璃A和B之間夾一薄紙片G,形成空氣劈尖。用 單色光垂直照射劈尖，如圖1所示。 當(dāng)稍稍用力下壓玻璃板 A時(shí)，干涉 條紋間距（），條紋向（）移動(dòng)。若使平行單色光傾斜照射玻璃 板（入射角b 0），形成的干涉條紋 與垂直照射時(shí)相比，條紋間距1、問答題（請(qǐng)選作5題并寫明題號(hào),每題6分，共30分）1. 簡(jiǎn)要分析如圖2所示夫瑯和費(fèi)衍射裝置如有以下變動(dòng)時(shí)，衍射圖

30、樣 會(huì)發(fā)生怎樣的變化？1）增大透鏡L2的焦距；2）減小透鏡L2的口徑；3）衍射屏作垂直于光軸的移動(dòng)（不超出入射光束照明范圍）2. 以邁克爾遜（M ）干涉儀的等 傾圓環(huán)和牛頓（N）環(huán)為例，對(duì)“條 紋形狀”作一簡(jiǎn)要討論，（從中央級(jí) 次、條紋移動(dòng)分析它們的相同點(diǎn)與不 同點(diǎn)）。3. 利用惠更斯作圖法求下列方解 石晶體中的雙折射光（標(biāo)出光線方向 和光矢量方向）。T®4. 擬定部分偏振光和方位角為的橢圓 偏振光的鑒別實(shí)驗(yàn)。（包括光路、器件 方位、實(shí)驗(yàn)步驟。）5. 試述如圖3所示格蘭一付科棱鏡的結(jié)構(gòu)原理（要求畫出并標(biāo)出o光、 e光的傳播方向，光矢量方向）特點(diǎn)， 用途和使用方法，并說明此棱鏡的透 光

31、軸方向。6.order, diffracts lightof 632.8nmA grating, usedin the secondwavelength through an angle of 30°.How many lines per millimeter does the grati ng have?7. An oil film (n=1.47, thickness0.12 m) rests on a pool of water. Iflight strikes the film at an angle of 60o,what is the wavelength reflect

32、ed in thefirst order?二計(jì)算（共50分）1. （15分）平行的白光（波長(zhǎng)范圍為 390nm 700nm）垂直照射到平行的 雙縫上，雙縫相距1mm,用一個(gè)焦 距f im的透鏡將雙縫的衍射圖樣聚焦 在屏幕上。若在幕上距中央白色條紋 3mm處開一個(gè)小孔，在該處檢查透 過小孔的光，問將缺少哪些波長(zhǎng)？2. （20分）圖4所示一雙縫實(shí)驗(yàn)，波 長(zhǎng)為的單色平行光入射到縫寬均為 d（d ）的雙縫上，因而在遠(yuǎn)處的屏幕 上觀察到干涉圖樣。將一塊厚度為t, 折射率n的薄玻璃片放在縫和屏幕之 間。1）論P(yáng)0點(diǎn)的光強(qiáng)度特性2）如果將一個(gè)縫的寬度增加務(wù)專d, 而另一個(gè)縫的寬度保持不變，P）點(diǎn) 的光強(qiáng)發(fā)生

33、怎樣的變化圖4 （假設(shè)薄 片不吸收光）。3. （ 15分）將一塊辦片插入兩個(gè)偏振 器之間，波片的快軸與兩偏振器透光 軸的夾角分別為-、填空題（每題2分，共20分）1. 在夫瑯和費(fèi)單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，以 鈉黃光（波長(zhǎng)為589nm）垂直入射,和30，求光強(qiáng)為 Io的自然光通過這一系統(tǒng)后的強(qiáng)度 是多少？?幾何光學(xué)試卷?幾何光學(xué)答案?物理光學(xué)試卷?物理光學(xué)答案工程光學(xué)（下）期末考試參考答案若縫寬為0.1mm,則第1極小出現(xiàn)在（5.89 10-3 ）弧度的方向上。2. 一束準(zhǔn)直的單色光正入射到一個(gè)直徑為1cm的匯聚透鏡，透鏡焦距 為50cm,測(cè)得透鏡焦平面上衍射圖 樣中央亮斑的直徑是 6.66 6.66 i

34、o3cm， 則光波波長(zhǎng)為（546）nm。3. 已知閃耀光柵的閃耀角為15。，光 柵常數(shù)d=1 m,平行光垂直于光柵平 面入射時(shí)在一級(jí)光譜處得到最大光 強(qiáng)，則入射光的波長(zhǎng)為（500 ）nm。4. （當(dāng)一束線偏振光沿著晶體的光 軸方向傳播時(shí)，其光矢量將隨傳播距 離的增加逐步偏轉(zhuǎn)）（其偏轉(zhuǎn)的角度=1。式中為旋光系數(shù)，I為光在晶1體中傳播的距離，P）5. （它能將自然光分解成兩個(gè)分得 較開光矢量相互丄的線偏振光），（由2 2sint（n° rx）tg知，可以選用雙折射 率差值較大的材料制作）。6.；ill；雅卜:IL1卜口利用此關(guān)系可（擬定右旋圓偏振光的產(chǎn)生和檢驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)）。7.（在波片中與傳

35、播速度快的光矢 量所平行的主軸方向）。系（縊ct ）。相干長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，說明 光源的時(shí)間相干性（愈好）。9. 獲得相干光的方法有（分波前法） 和（分振幅法）。10. 在兩塊平板玻璃 A和B 之間夾一薄紙片G,形成空氣劈尖，。 用單色光垂直照射劈尖，如圖1。當(dāng) 稍稍用力下壓玻璃板 A時(shí)，干涉條 紋間距（增大），條紋向（右）移動(dòng)。 若使平行單色光傾斜照射玻璃板（入 射角0），形成的干涉條紋與垂直 照射時(shí)相比，條紋間距（增大）。問答（每題6分，共30分）1答： 1）增大透鏡 L2 的焦距，將使接 收屏上衍射圖樣的間隔增大。 因有公 式e f'，此時(shí)衍射角 不變，條紋間隔 e增大；2）增大透鏡 L2 的口徑，不會(huì)改變衍 射圖樣的分布， 但進(jìn)入系統(tǒng)的光束寬 度增加，可使光強(qiáng)增加；3）衍射屏垂直于系統(tǒng)光軸方向移動(dòng) 時(shí)，衍射圖樣不會(huì)改變， 因?yàn)檠苌淦?移動(dòng)前后光的入射角不變， 縫寬不變， 由衍射公式知其接收屏上的光強(qiáng)分 布不變；2. 答：M圓環(huán) N圓環(huán) n=0 中央級(jí)次h >大，條紋從中心涌出，中央級(jí)次增 高；n 1.6h >小，條紋從中心 內(nèi)陷，中央級(jí)次 降低。h 大，條紋向牛頓環(huán)中心移動(dòng)（向 棱移動(dòng)）,條紋變密，但不內(nèi) 陷；n 16h 小，條紋向外移動(dòng)，條紋變疏。 條紋移動(dòng) 紅內(nèi)紫外紅外紫內(nèi) 白光照射（同一級(jí)次，m 0）4. 答：用一偏振器正對(duì)著入射光并旋轉(zhuǎn) 之，