广东海洋大学2009—2010学年第二学期《应用光学》课程考试题课程号： 1910031考试A 卷闭卷□ 考查 □ B 卷 □ 开卷一、解释下列概念（每小题4分，共20分）1. 全反射——2. 渐晕——3．共轭——4．物方远心光路——5．光通量——密封线GDOU-B-11-301二、填空题（每小题4分，共20）1. 如右图，两个倾斜放置的平 面镜，一条光线平行于其中一镜 面入射，在两镜面间经过4次反 射后刚好沿原路返回。
根据双平面镜的成像性质，可知两平面镜之间夹角为α= 。
2. 限制轴上物点孔径角大小的光学器件称 ，其经前光学系统所成的像称为 ，经后面光学系统所成的像为 。
3．费马原理是光线传播规律的一种形式，它表明：实际光线沿着光程为 的路线传播，或者说，光沿光程为 、 或 的路径传播。
4．单色光成像会产生性质不同的五种像差，分别为球差 、 、象散、 和 ，白光产生的色差有两种，即 和倍率色差 。
5．对共轴理想光学系统来说，垂直于光轴的同一平面上的各部分具有 的放大率；过光轴的任意截面成像性质都是 的。
三、用作图法对下列球面反射镜，正、负透镜组求物体AB （或物点A ）的像A′B′（或像点A′），光线从左向右。
（每题4分，共12分）四、 反射棱镜的展开（任选1题， 4分）班级：姓名：学号：（4分）六、计算题（共1. 有一生物显微镜，物镜焦距为15mm，目镜焦距为25mm，相距190mm，物镜框作为孔径光阑。
当目镜成像在明视距离处时，求：1）物体的位置；2）显微镜的视觉放大率；3）若用此显微镜进行显微摄影，底片平面距目镜500mm，此显微镜应相对物面移动的方向和距离。
（15分）（蔡怀宇P80）2.一开普勒望远镜物镜直径为125mm，焦距为850mm；目镜直径为15mm，焦距为25mm。
计算（1）视放大率；（2）出瞳直径；（3）人眼应放在何处？（9分）（高文琦P？）3．一支功率为5mW 的氦氖激光器，发光效率为152 lm /W ，发光面直径为1mm ，发散角（光束半顶角）为1mrad ，，求：1）激光器发出的光通量； 2）发光强度； 3）激光器发光面的光亮度； 4）激光器在5m 远处屏幕上产生的光照度。
（8分） （郁道银P103）（胡玉禧P106）（应概P159 ）4.由两个密接的薄透镜组成一个光学系统，它们的焦距分别为mm f 100'1=，mm f 50'2=，设β=-1/10，求物像间距离。
（8分）（胡玉禧P55）（应概P55）班级：姓名：学号：GDOU-B-11-301广东海洋大学2008－2009学年第二学期《应用光学》课考试题参考答案及评分标准（A）一、解释下列概念（每小题4分，共20分）1.全反射——指光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于临界角，将出现折射光线不再存在，入射光线全部反射的现象。
（或：在一定条件下，入射到两种介质分界面上的光全部反射回原来的介质中，没有折射光产生的现象）2. 渐晕——指由于光轴外物点发出的光束被阻挡而使像面上光能量由中心向边缘逐渐减弱的现象。
3．共轭——在理想光学系统中，任何一个的物点A发出光线在系统的作用下所有的出射光线仍然相较于一点。
这种物像之间一一对应的关系称之。
4. 物方远心光路——指光学系统的物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无限远处的光路。
或：在光学系统中，孔径光阑与像方焦平面重合，入瞳位于无穷远的光路。
5．光通量——表示可见光对人眼的视觉刺激程度的量。
单位：流明（lm）二、填空题（每小题4分，共20分）1．π/8 ；2．孔径光阑入瞳出瞳；3. 极值极小极大常量4．彗差场曲畸变位置色差；5．相同相同三、用作图法对下列反射镜球面，正、负透镜组求物体AB（（或物点A）的像A′B′（或像点A′），光线从左向右。
（每图4分，共12分）四、反射棱镜的展开（任选1题，4分）五、设输入为右手坐标系，画出相应的输出坐标系（4分）六、计算题（共40分）1. 有一生物显微镜，物镜焦距为15mm ，目镜焦距为25mm ，相距190mm ，物镜框作为孔径光阑。
当目镜成像在明视距离处时，求：1）物体的位置；2）显微镜的视觉放大率；3）若用此显微镜进行显微摄影，底片平面距目镜500mm ，此显微镜应相对物面移动的方向和距离。
（15分） 解：1）据题意作光路图如图所示。
①先求出瞳距l z ′：【2分】 将mm l z 190-=，mm f e 25'= 代入高斯公式得)(79.2816547502519025190'''mm f l f l l e z e z z ==+-⨯-=+=②求物体经物镜所成的像到目镜距离l 2：【3分】 由图中几何关系知目镜)(21.221)79.28250('2mm l -=--=将mm l 21.221'2-=，mm f e 25'=代入高斯公式得 )(46.2221.24625.553021.221252521.221''''222mm l f f l l e e -=-=+⨯-=-=③求物体位置l 1：【3分】由图中几何关系知 )(54.16746.22190'21mm l d l =-=+= 将mm l 54.167'1=，mm f o 15'=代入高斯公式得 )(48.1654.1521.251354.167151554.167''''111mm l f f l l o o -=-=-⨯=-=2）求显微镜的视觉放大率：【2分】⨯=⨯-=-+-=-+=Γ=Γ17.10085.917.10)2579.28125250(48.1654.167)''1'250('11e z e e f l f l l β 3）如图，此时，mm l 500'2=， 由高斯公式得5002525500''''222-⨯=-=l f f l l e e)(32.2647512500mm -=--=由几何关系知.26190'21l d l -=+=代入高斯公式得 )(51.1668.1482.245568.163151568.163''''111mm l f f l l o o -=-=-⨯=-=【3分】故，此显微镜作为显微成像观察时，)(48.161mm l -=；作为显微摄影时，)(51.161mm l -=。
比较两种情况的物距，可知，进行显微摄影时，需将显微系统整体相对物面向后移动)(03.01mm l =∆。
【2分】目镜2.（9分）一开普勒望远镜物镜直径为125mm ，焦距为850mm ；目镜直径为15.0mm ，焦距为25mm 。
计算：（1）视放大率；（2）出瞳直径；（3）人眼应放在何处？ 解：1）求视放大率。
对开普勒望远镜有 ⨯-=-=-=Γ3425850''目物f f 【2分】 2）求出瞳直径。
因为 'D D -=Γ ， 所以 )(676.334125'mm D D =--=Γ-= 【3分】 3）人眼应放在出瞳处，这样接受的光线最多，像最亮。
而将物镜（孔径光阑）对 目镜成像，这像就是出瞳。
故利用高斯公式1''=+目目目目l f l f 得1'25)25850(25=++--目l ⇒ )(74.25343525'mm l ≈⨯=目——眼睛应放在目镜后25.74mm 的地方（即出瞳处）。
【4分】3.（8分）一支功率为5mW 的氦氖激光器，发光效率为η＝152 lm /W ，发光面直径为1mm ，发散角（光束半顶角）为1mrad ，，求：1）激光器发出的光通量； 2）发光强度； 3）激光器发光面的光亮度； 4）激光器在5m 远处屏幕上产生的光照度。
解：1）根据题意有：lm 76.01051523=⨯⨯=Φ=Φ-e η 【2分】2）激光束的发散角很小时，发光强度：cd 1042.2001.076.076.0522⨯===ΩΦ=ππαI 【2分】 3）光亮度：()211235n /cd 103.082/101042.2dS I L m ⨯=⨯⨯==-π 【2分】 4）激光束在5m 远处屏幕上产生的光照度：lx l I E 32521068.951042.2cos ⨯=⨯==α 【2分】4.（8分）由两个密接的薄透镜组成一个光学系统，它们的焦距分别为mm f 100'1=，mm f 50'2=，设β = -1/10，求物像间距离。
解：由于两透镜密接，故d = 0 ， 所求 ''x f f x L ++--= ，或 'l l L +-= 把透镜看成光组，则此为双光组组合问题。
可由∆-='''21f f f 和∆=21f f f 计算组合后系统的焦距：)(31005010050100'''21mm f f f =--⨯-=∆-= ，)(310050100)50(10021mm f f f -=---⨯-=∆=【4分】 （法一，据牛顿公式计算） 又101''-=-=-=x ff x β， 所以 )(310'101'mm f x =-= ，)(3100010mm f x -== )(3.403312103103100310031000''mm x f f x L ≈=+++=++--=【4分】 （法二，据高斯公式计算） 又101'-==l l β， 所以 '10l l -= ，代入高斯公式得 1003'1011=--'l l解得 )(311031001011'mm l =⨯=， )(31100'10mm l l -=-=所以 )(3.40331210311031100'mm l l L ≈=+=+-=。