工程光學(xué)習(xí)題參考答案第七章-典型光學(xué)系統(tǒng)

1、工程光學(xué)習(xí)題解答*1第七章典型光學(xué)系統(tǒng)1.一個(gè)人近視程度是-2D(屈光度)，調(diào)節(jié)范圍是8D，求:遠(yuǎn)點(diǎn)距離；(2)其近點(diǎn)距離；(3)配戴100度近視鏡，求該鏡的焦距；戴上該近視鏡后，求看清的遠(yuǎn)點(diǎn)距離；戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。1解：R二=-2(1/m)rl=-0.5mrA=R-PA=8DR=-2D.P=R-A=-2-8=-10DR=RD=1DA=RPA=8DR=1D2.放大鏡焦距f=25mm,通光孔徑D=18mm,眼睛距放大鏡為50mm,像距離眼睛在明視距離250mm,2)線視場(chǎng)；(3)物體的位置。漸暈系數(shù)為k=50%，試求(1)視覺(jué)放大率;求：r-2已知：放大鏡D=18mm放P=50m

2、mPl=250mm解:25mmPDeye由K=50%可得:tg=2P=2*50也=0.18tgtg.tg=018=0.029=2.=D.y=Dtg=250*0.02=5mm.2y=10mm方法二：D=Pll=PD=50250=200mm3.顯微鏡物鏡的垂軸放大率為P=3x，數(shù)值孔徑NA=0.1，共扼距L=180mm，物鏡框是孔徑光闌，目鏡焦距f=25mm。e1）求顯微鏡的視覺(jué)放大率。2）求出射光瞳直徑。3）求出射光瞳距離（鏡目距）。（4）斜入射照明時(shí)，九=0.55pm，求顯微鏡的分辨率。5）求物鏡的通光孔徑。（6）射物高2y=6mm，漸暈系數(shù)k=50%，求目鏡的通光孔徑。已知：顯微物鏡P=-3

3、XNA=0.1共軛距L=180mm物鏡框?yàn)榭讖焦怅@500NA型迎=1.67mm30由物鏡成象孔關(guān)系:道威判斷I目鏡的2y=6mm|l29.620185-160Z2y=18mmP=H=3P=2y=3H*-K=50%時(shí)4欲分辨0.000725mm的微小物體，使用波長(zhǎng)九=0.00055mm，斜入射照明，問(wèn):（1）顯微鏡的視覺(jué)放大率最小應(yīng)多大？（2）數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合？視場(chǎng)光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明的大小5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑NA=0.5，物體大小2y=0.4mm，照明燈絲面積1.2X1.2mm2，燈絲到物面的距離100mm,采用臨界照明，求聚光鏡焦距和通光孔徑。已知NA=0.

4、52y=0.4燈絲面積燈絲到物面的距離100mm臨界照明求：f聚和通光孔徑.1.2X1.2mm2解:p=-04=-11.23(-1)+1=100工程光學(xué)習(xí)題解答_18.75mm1_1_1廠廠fsinu_0.5u_306.為看清4km處相隔150mm的兩個(gè)點(diǎn)（設(shè)1_O.OOO3rad）,若用開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡觀察，則:（1）求開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的工作放大倍率；（2）若筒長(zhǎng)L_100mm，求物鏡和目鏡的焦距；（3）物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離；（4）為滿足工作放大率的要求，求物鏡的通光孔徑；（5）視度調(diào)節(jié)在土5D（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量；（6）若物方視場(chǎng)角2_8求象方視場(chǎng)角；（7）漸暈系數(shù)K_50%，求

5、目鏡的通光孔徑。已知l_-4000mb_150mm解：150mm4*1000*1000mm_3.75*10-5(rad)有效放大率600.0003q1_8申3.75*10-5工作放大率r_1624xf+(f)_L_100mmoer_L_8fef_88.89mmof_11.11mme_-100fe_11.11lZl_-200mmRD_2.3*8_18.4mm對(duì)于R_+5Dl_200mmRl_12.5+200-A1_212.5-A】代入公式整理得：A12-201.39A1+123.4_0A_0.62mm11-1_丄亍-l_ffe7.一開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡,五經(jīng)焦距f0=200mm,目鏡的焦距為f；=25m

6、m,物方視場(chǎng)角2o=8。,漸暈系數(shù)K=50%,為了使目鏡通光孔徑D=23.7mm，在物鏡后焦平面上放一場(chǎng)鏡，試：求場(chǎng)鏡焦距;若該場(chǎng)鏡是平面在前的平凸薄透鏡，折射率n=1.5,求其球面的曲率半徑。hz=1*tg(-11)孔闌代入求得：9.一個(gè)照明器由燈泡和聚光鏡組成，已知聚光鏡焦距f=400mm，通光孔徑D=200mm，要求照明距離為5m遠(yuǎn)直徑為3m的圓，試問(wèn)燈泡應(yīng)安裝在什么位置。求l解：已知：f=400mmD=200mm5m處3m直徑光照明亮度為2500cd/m2,光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)濾為0.6,攝象管靶面要11用電視攝象機(jī)監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光|求照度為201x，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈?！?/p>

7、解：14.開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的筒長(zhǎng)255mm，廠=-8X，2=6，D=5mm，無(wú)漸暈,求物鏡和目鏡的焦距；目鏡的通光孔徑和出瞳距；在物鏡焦面處放一場(chǎng)鏡，其焦距為f=75mm，求新的出瞳距和目鏡的通光孔徑;4)出瞳解得5mm目鏡的勺視度調(diào)節(jié)在土4D(屈光度)，求目鏡的移動(dòng)量。物目D物=rD=8x5=40mmD目=2x(225tgD+)=28.6mm2由三角形相似得：20h.=ixyx+y=200Jx=131.23mmy=68.77mm有大三角形相似得=-y=68.7715距，并畫(huà)出光路圖。）一透鏡焦距廣=30mm，如在其前邊放置一個(gè)r=-6x的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦求得：f=-1

8、80(mm)解:亍=為亍=-6答：組合后的焦距是-180mm?；c(diǎn)位置如圖所示。其光路圖如下所示：已知，r2=20mmhi實(shí)像B位于第一球面前5解：16物鏡的雙凸透鏡，置1F（mm，如圖所示。目鏡沿透鏡，置于空氣中。物衛(wèi)位于第一球面前0脂頁(yè)處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成物點(diǎn)A經(jīng)ri折射成像-l=50A，經(jīng)反射后已知夸靜*d”fo，的折射率E3，=30l1h，H，.代入公式得-2-,=_12=B，3點(diǎn)。故將，代入反射面公式，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：由式解得：答：透鏡的折射率為1.6。17已知物鏡焦距為，相對(duì)孔徑，對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像

9、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。（1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（2）若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為，求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率；（）（3）求目鏡的焦距、放大率；（4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（）5)望遠(yuǎn)鏡的分辨率；(如果視度調(diào)節(jié)為5折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。()7)畫(huà)出光路圖。f=_2將A=d-代入牛頓公式，得：f=_300(mm)D=丄因廣1，則:D=50 x丄=5(mm)1r=-io-=-25(3)=525=2(mm)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：將l1=-110孔徑光闌mm和HF1mm11目鏡l=-66.67mm1300；=20mm

10、代入公式f=500得出瞳距：lz=21.9(mm)將2I?=-(66.67+32)=-386.67mm4和f得：F1-fe=2g1l-1fJ,140=140=2,(5)D5Ax=注=3=2(mm)(6)11(7)望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下：1&思考題孔徑光闌彳1察地面上的建筑物，怎鏡，用來(lái)觀d出瞳丄1、用一具已止常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)度？答：一具已正常調(diào)節(jié)接近無(wú)窮遠(yuǎn)，其像距就是物鏡的焦距；而對(duì)于目鏡而言，目鏡的物距就是它的焦距，目鏡的像距為無(wú)窮遠(yuǎn)。所以此時(shí)筒長(zhǎng)等于兩透鏡的焦距之和。當(dāng)用它觀察地面上的建筑物時(shí)，此時(shí)物距從無(wú)窮遠(yuǎn)變?yōu)橛邢蘧嚯x，像距也從焦點(diǎn)移向焦點(diǎn)的外跣筒的長(zhǎng)的望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀察極遠(yuǎn)的問(wèn)題的。對(duì)物鏡而言0，物工程光學(xué)習(xí)題解答側(cè)，所以必須拉長(zhǎng)鏡筒才能使物鏡所成的像落在目鏡的物方焦平面上。2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：焦距廣、相對(duì)孔徑D/廣和視場(chǎng)角2。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。3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?jī)x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(wú)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)