工程光學答案解析

nnnn__第一章解：在同種均勻介質(zhì)空間中光線直線傳播，如果選定經(jīng)過節(jié)點的光線則方向不變，令屏到針孔的初始距離到針孔的初始距離為x，則可以根據(jù)三角形相似得出：所以x=300mm即屏到針孔的初始距離為300mm。4、4、一厚度為200mm的平行平板玻璃(設n=1.5)，下面放一直徑為一直徑為1mm的金屬片。若在玻璃板上蓋一圓形的紙片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到該金屬片，問122Lx1I__nsinI=nsinI1122sinI==0.6666628、8、.光纖芯的折射率為n，包層的折射率為n，光纖所在介質(zhì)的折射率為n，求光纖的數(shù)120值值孔徑(即nsinI，其中I為光在光纖內(nèi)能以全反射方式傳播時在入射端面的最大入射011角角)。解：位于光纖入射端面，滿足由空氣入射到光纖芯中，應用折射定律則有：而當光束由光纖芯入射到包層的時候滿足全反射，使得光束可以在光纖內(nèi)傳播，則有：由(1)式和(2)式聯(lián)立得到n0.16、16、一束平行細光束入射到一半徑r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其會聚點的鍍反射膜，則反射光束在玻璃何處？說明各會聚點的虛實。解：該題可以應用單個折射面的高斯公式來解決，__設凸面為第一面，凹面為第二面。 (1)首先考慮光束射入玻璃球第一面時的狀態(tài)，使用高斯公式：式：會聚點位于第二面后15mm處。 (2)將第一面鍍膜，就相當于凸面鏡像位于第一面的右側(cè)，只是延長線的交點，因此是虛像。還可以用β正負判斷： (3)光線經(jīng)過第一面折射：,虛像__第二面鍍膜，則：得到： (4)在經(jīng)過第一面折射18、18、一直徑為400mm，折射率為1.5的玻璃球中有兩個小氣泡，一個位于球心，另一個位于位于1／2半徑處。沿兩氣泡連線方向在球兩邊觀察，問看到的氣泡在何處？如果在水中觀__解：設一個氣泡在中心處，另一個在第二面和中心之間。 (1)從第一面向第二面看 (2)從第二面向第一面看 (3)在水中2在在第二面上刻一十字絲，問其通過球面的共軛像在何處？當入射高度h=10mm，實際光線的像方截的像方截距為多少？與高斯像面的距離為多少？__解：__ (2)同理， (3)同理， (4)同理， (5)同理理， (6)同理， (7)同理， (8)同21、一21、一物體位于半徑為r的凹面鏡前什么位置時，可分別得到：放大4倍的實像，當大4第二章第二章 (4)縮小四倍虛像__解：(1)放大4倍的實像 (2)放大四倍虛像 (3)縮小四倍實像ff以下物距解：1.f'>0F_=2f'AA'FFAAA'FFA'AB_AA'ABF(f)l=f/2=f'/2AA'AB'FBF'(g)l=f=f'AAB(h)l=2f=2f'FA'AB_FFF'FF'FABA'F_AAA'BAAA'F'BB'FAAA'F'BB'F(f(f)l=f/2(g)l=f_AA'ABB'FFFABA'_(i)l=+2、已知照相物鏡的焦距f’＝75mm,被攝景物位于(以F點為坐標原點) (2)x′=0.5625 (3)x′=0.703 (4)x′=0.937 (5)x′=1.4 (6)x′=2.8133、.設一系統(tǒng)位于空氣中，垂軸放大率=10*，由物面到像面的距離(共軛距離)為=2=4解:lf_0mm，物鏡兩焦點間距離為物鏡兩焦點間距離為1140mm。求該物鏡焦距，并繪出基點位置圖。HHH'-f''-lxF∵系統(tǒng)位于空氣中，f'=fy'l'yly'l'yl1/l-1/l'=1/f'核之。解：方法一：2ll=l+181/l'1/l=1/f'1①l'=3l=3(l18)①2②②22③l=l18③12④1/l'1/l=1/l'1/l④1122__1/l'1/l=1/f'22221x=f=4f=216mm2xxx=181xn12f'f12f'f'5、一個薄透鏡對某一物體成實像，放大率為-1x今以另一個薄透鏡緊貼在第一個透鏡上，,mm兩塊透鏡的焦距為多少？解：llll__6、有一正薄透鏡對某一物成倒立的實像，像高為物高的一半，今將物面向物體移近則所得像與物同大小，求該正透鏡組的焦距。解：由已知得：=l=11l21'-l=l=1'-l2ll=l+10012'由高斯公式：'l'll'l11222222mm面的距離離L=700mm，由系統(tǒng)最后一面到像平面的距離(工作距)為，按最簡單結(jié)構(gòu)的薄透鏡系統(tǒng)考慮，求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并畫出光路圖。解：12__2=1/f'=(n1)(pp)+(n1)2dpp=0.69m112n12l'=f'(1n1dp)=1560mmFn1l=f'(1+n1dp)=1360mmFn2dpmmHn1l=f'(n1)dp=80mmHn210、一薄透鏡組焦距為100mm，和另一焦距為50mm的薄透鏡組合，其組合焦距仍為解：第三章？人離鏡子的距離有沒有關(guān)系？__解：解：鏡子的高度為1/2人身高，和前后距離無關(guān)。有一雙面鏡系統(tǒng)，光線平行于其中一個平面鏡入射，經(jīng)兩次反射后，出射光線與另一平面鏡平行，問兩平面鏡的夾角為多少？解：BBM32-I2N21αAM1MIIMM//OAMN」MM又I''=Ia=I''I2311231122同理：a=I''IMMM中a+(I''I)+(I''I)=180。11232211_如果推動頂桿使平面鏡傾斜，物鏡焦點F的自準直象相對于F產(chǎn)生了y=2mm的位移，問平面鏡的傾角為多少？頂桿的移動量為多少？解：YFaf'xθ4、一4、一光學系統(tǒng)由一透鏡和平面鏡組成，如圖3-29所示。平面鏡MM與透鏡光軸垂直交于至平面鏡至平面鏡的距離為150mm,且像高為物高的一半，試分析透鏡焦距的正負，確定透鏡焦距，并畫出光路圖。1_MMBA''A'AL'50-LMD圖3-29習題4圖A''B''為虛像,A'B'為實像12L1L2L'Lf'答：透鏡焦距為100mm。如圖3-30所示，焦距為f'=120mm的透鏡后有一厚度為d=60mm的平行平板，其折射率n=1.5。當平行平板繞O點旋轉(zhuǎn)時，像點在像平面內(nèi)上下移動，試求移動量ymm_A△l'解： (1)IDI'1I2EI'2'd2d2dDE=1dDEsinIIdsin(II')cosI1當平行板轉(zhuǎn)過φ角時_由圖可知I=0sinI'=sinI1=sin01nn12=n2sin20nd'=d(sinIcosI'cosIsinI')cosI'11111I=dsinII1cosI'=dsinI(1cosI1)=dsin0(1cos0)n2sin20考慮斜平行光入射情況不發(fā)生旋轉(zhuǎn)時dD3DB22DφωφB1OφAddOB=d'=OBsin(I')=sin(I')dd1cosI'111cosI'111dsin2222_dd12111111n1n2n11))1ncosI'nn__3習題13圖99O1NO2δ121212121292第四章ff__解：--ω'第六章77)和火石玻璃F2()，若正透鏡半徑求：正負透鏡的焦距及三個球面的曲率半徑。解：__第七章1、．一個人近視程度是2D(屈光度)，調(diào)節(jié)范圍是8D，求： (1)遠點距離； (2)其近點距離； (3)配戴100度近視鏡，求該鏡的焦距； (4)戴上該近視鏡后，求看清的遠點距離； (5)戴上該近視鏡后，求看清的近點距離。lr∴l(xiāng)=0.5mr②A=RPA=8DR=2DpP10③D=1∴f=1mfR__P9mm，像距離解：m睛在明視距離250mm，漸暈系數(shù)為k=50%，試求(1)視覺放大率；(2)線視場；(3)_l,P,Df5mm求：①Γ②2y③l放P,25050f,f,2525__tg=D方法二：f=250mme===9===9X=m111=llf111=200l25NA大小2y=0.4mm，照明燈絲面積解：物物__視場光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明的大小7、一開普勒望遠鏡,物鏡焦距f=200mm,目鏡的焦距為f=25mm,物方視場角2=8o,0e(1)求場鏡焦距;ZolllfF(FF(F)12h0.5h0.5*DZ目ZZZllff0ff0ell_111場場112一=l,lr代入求得：一=第九章試求(試求(1)光的頻率和波長；(2)玻璃的折射率。n 8、電矢量方向與入射面成45度角的一束線偏振光入射到兩介質(zhì)的界面上，兩介質(zhì)的折射率分別為n=1,n=1.5，問：入射角9=50度時，反射光電矢量的方位角(與入射面所121成的角)？若9=60度，反射光的方位角又為多少？1解：_12nssin(9+9)ptg(9+9)12spssssppppspA'p11、一個光學系統(tǒng)由兩片分離透鏡組成，兩透鏡的折射率分別為1.5和1.7，求此系統(tǒng)的反射光能損失。如透鏡表面鍍上曾透膜，使表面反射比降為0.01，問此系統(tǒng)的光能損失又為多少？設光束以接近正入射通過各反射面。解此系統(tǒng)有4個反射面，設光束正入射條件下，各面反射率為 2 4：光能損失為(初始為I)12