当前位置:文档之家› 工程光学习题参考答案第七章 典型光学系统

工程光学习题参考答案第七章 典型光学系统

第七章 典型光学系统1.一个人近视程度是D 2-(屈光度),调节范围是D 8,求: (1)远点距离; (2)其近点距离;(3)配戴100度近视镜,求该镜的焦距; (4)戴上该近视镜后,求看清的远点距离; (5)戴上该近视镜后,求看清的近点距离。

解: ① 21-==rl R )/1(m ∴ m l r 5.0-=②P R A -= D A 8= D R 2-= ∴D A R P 1082-=--=-=m P l p 1.01011-=-== ③fD '=1∴m f 1-=' ④D D R R 1-=-='m l R1-=' ⑤P R A '-'= D A 8= D R 1-='D A R P 9-=-'='m l P11.091-=-=' 2.一放大镜焦距mm f 25=',通光孔径mm D 18=,眼睛距放大镜为mm 50,像距离眼睛在明视距离mm 250,渐晕系数为%50=k ,试求(1) 视觉放大率;(2)线视场;(3)物体的位置。

eye已知:放大镜 mm f 25=' mm D 18=放 mm P 50=' mm l P 250='-'%50=K求:① Γ ② 2y ③l 解:①fDP '-'-=Γ1 25501252501250-+=''-+'=f P f 92110=-+=②由%50=K 可得: 18.050*2182=='='P D tg 放ω ωωtg tg '=Γ ∴02.0918.0==ωtg Dytg =ω ∴mm Dtg y 502.0*250===ω ∴mm y 102= 方法二:18.0='ωtg mm tg y 45*250='='ω mm l 200-=' mm fe 250='mm l 2.22-= yy l l X '==='=92.22200β mm y 102=③ l P D '-'= mm D P l 20025050-=-=-'='f l l '=-'11125112001=--l mm l 22.22-=3.一显微镜物镜的垂轴放大率为x3-=β,数值孔径1.0=NA ,共扼距mm L 180=,物镜框是孔径光阑,目镜焦距mm f e 25='。

(1)求显微镜的视觉放大率。

(2)求出射光瞳直径。

(3)求出射光瞳距离(镜目距)。

(4)斜入射照明时,m μλ55.0=,求显微镜的分辨率。

(5)求物镜的通光孔径。

(6)射物高mm y 62=,渐晕系数%50=k ,求目镜的通光孔径。

已知:显微物镜 X 3-=β 1.0=NA 共轭距mm L 180=物镜框为孔径光阑mm f e 25='① X ee f 1025250250=='=Γ X e 30*-=Γ=Γβ ② mm NA D 67.1301.0*500500==Γ=' ③由物镜成象关系:⎪⎩⎪⎨⎧='+--='=180)(3l l l l β⎩⎨⎧='-=mm l mm l 13545 mm f l l e Z 160)(-='+'-=eZ Z f l l '=-'111 16012511-='Zl mm l Z62.29=' 孔④道威判断 m mNA μμλσ75.21.055.0*5.05.0===⑤目镜的 185.016062.29-=-='=Z Z l l 目βmm D 02.9185.067.1==⑥mm y 62= 322='=yy β mm y 182=' %50=K 时36.0259*218=='='e f tg ω ω''=tg l D Z *2目 36.0*62.29*2= mm 33.21=4.欲分辨mm 000725.0的微小物体,使用波长mm 00055.0=λ,斜入射照明,问: (1) 显微镜的视觉放大率最小应多大? (2) 数值孔径应取多少适合?视场光阑决定了物面大小,而物面又决定了照明 的大小5.有一生物显微镜,物镜数值孔径5.0=NA ,物体大小mm y 4.02=,照明灯丝面积 1.2×1.22mm ,灯丝到物面的距离100mm ,采用临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径。

已知 5.0=NA 4.02=y 灯丝面积 1.2×1.22mm灯丝到物面的距离100mm 临界照明求: 聚f ' 和通光孔径.:⎪⎩⎪⎨⎧='+-'=-=-=100)(312.14.0l l l l β ⎩⎨⎧='-=mm l mml 2575f l l '=-'111 ∴mm f 75.18='聚 u n NA sin =∴5.0sin =u ︒=30umm tg tg l D 86.2830*25*230**2=='=︒︒l6.为看清4km 处相隔150mm 的两个点(设rad 0003.01='),若用开普勒望远镜观察,则: (1)求开普勒望远镜的工作放大倍率;(2)若筒长mm L 100=,求物镜和目镜的焦距; (3)物镜框是孔径光阑,求出射光瞳距离;(4)为满足工作放大率的要求,求物镜的通光孔径; (5)视度调节在D 5±(屈光度),求目镜的移动量; (6)若物方视场角︒=82ω求象方视场角; (7)渐晕系数%50=K ,求目镜的通光孔径。

已知:m l 4000-= mm 150=σ 解: ① 510*75.31000*1000*4150-==mmmmϕ(rad )有效放大率 810*75.30003.0065==''=Γ-ϕ工作放大率 X 24~16=Γ② ⎪⎩⎪⎨⎧=''=Γ==-+'8100)(e o e o f f mm L f f⎪⎩⎪⎨⎧='='mm f mm f e o 11.1189.88 ③100-=Z l 11.11='e f 求 'Z le Z Zf l l'=-'111 100111.1111-='Z l mm l Z5.12=' ④3.2D=Γ mm D 4.188*3.2== ⑤对于 D R 5+= mm l R 200= )11.11(1∆+-=l115.2122005.12∆-=∆-+='l 代入公式e f l l '=-'111 整理得: 04.12339.201121=+∆-∆ ∴62.01=∆mm对于 D R 5-= mm l R 200-=75.18)5.12200(/-=--=l'=-'ef l l 11111.11175.181111--='-'=e f l l mm l 488.10-=mm 62.0488.1011.112=-=∆⑥ ωγtg ==Γ 5594.04*8=='︒tg tg ω ︒='44.582ω ⑦5.0=Kmm tg l D Z 985.135594.0*5.12*2**2==''=ω目7.一开普勒望远镜,五经焦距mm f 2000=',目镜的焦距为mm f e 25=',物方视场角︒=82ω,渐晕系数%50=K ,为了使目镜通光孔径mm D 7.23=,在物镜后焦平面上放一场镜,试:(1)求场镜焦距;(2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜,折射率5.1=n ,求其球面的曲率半径。

① )11(*-=tg l h Z tg tg f o 4*2004*=='=︒︒ 目D f l h l e Z *5.0'-'=' mm l 1.164='fl l '=-'111 20011.16411+='场f∴mm f 14.9='场②011.014.90121==+=ϕϕϕ 孔阑∞=1r 01=ϕ 011.02=ϕrnn l n l n -'=-'' 其中∞=l='l 5.1=n 1='n代入求得:r 5.115.114.901-=∞- mm r 45-=9.一个照明器由灯泡和聚光镜组成,已知聚光镜焦距mm f 400=',通光孔径mm D 200=,要求照明距离为5m 远直径为3m 的圆,试问灯泡应安装在什么位置。

已知: mm f 400=' 5m 处3m 直径光照明 求 l 解:1500100l l '-='- mm l 14.357-=' f l l '=-'111 4001114.3571=--l mm l 679.188-=11.用电视摄象机监视天空中的目标,设目标的光亮度为2/2500m cd ,光学系统的透过滤为0.6,摄象管靶面要求照度为lx 20,求摄影物镜应用多大的光圈。

解:14.开普勒望远镜的筒长255mm ,X 8-=Γ,︒=62ω,mm D 5=',无渐晕, (1)求物镜和目镜的焦距; (2)目镜的通光孔径和出瞳距;(3)在物镜焦面处放一场镜,其焦距为mm f 75=',求新的出瞳距和目镜的通光孔径; (4)目镜的视度调节在D 4±(屈光度),求目镜的移动量。

①⎪⎩⎪⎨⎧='+'-=''-=Γ2258目物目物f f f f 解得 ⎩⎨⎧='='mm f mm f 25200目物②mm D D 4058=⨯='Γ=物 mm D tg D 6.28)22252='+⨯=ω(目 mm tg tg f h i 48.103200*=⨯='=︒ω物由三角形相似得:⎪⎩⎪⎨⎧=+=20020y x y h x i⎩⎨⎧==mm y mm x 77.6823.131有大三角形相似得:目目f y D x '+=220 2577.68223.13120+=目D mm D 58.28=目225-=P mm f 25='目目f P P '=-'111 mm P 125.28='③77.68-=-=y l A 场f l l A A '=-'11175177.6811=+'A l mm l A 889.827-='∴ 0126587.0889.82748.10=='=Ai l h tg ϕ mm tg f l D A 59.210126587.0)25889.827(22=⨯+⨯='+'-⨯=ϕ)(目目 物镜经场镜成像751200111=+'l mm l 1201=' 经目镜成像 mm l 9525145.542=-=2519511=-'Zl mm l P 79.192='='④mm f x e 5.2100025410004±=⨯±='±= 15.一透镜焦距mm f 30'=,如在其前边放置一个x6-=Γ的开普勒望远镜,求组合后系统的像方基点位置和焦距,并画出光路图。

相关主题