武汉理工大学考试试题纸（A卷）
课程名称应用光学专业班级0501～03
题号一二三四五六七八九十总分
题分
备注:学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题
一、选择题（每题1分，共5分）
1．发生全反射现象的必要前提是：
A)光线由光疏介质到光密介质传播B) 光线由光密介质到光疏介质传播
C)光线在均匀介质中传播D) 以上情况都可能产生
2．周视照相机可以拍摄大视场景物，其利用的：
A)节点的性质B)主点的性质C)焦点的性质D)以上答案都正确
3．在望远镜的视度调节中，为适应近视人群，应采取的是：
A)使物镜远离目镜B)使目镜远离物镜C)使目镜靠近物镜D)应同时调节物镜和目镜
4．棱镜系统中加入屋脊面，其作用是：
A 改变光轴的方向B)改变主截面内像的方向C)改变垂轴于主截面方向上像的方向D)以上都正确5．光学系统中场镜的作用是：
A)改变成像光束的位置B)减小目镜的尺寸C)不改变像的成像性质D)以上都正确
二、填空题（每题2分，共10分）
1．显微镜中的光学筒长指的是（）2．光学系统中像方顶截距是（）3．用波像差评价系统成像质量的瑞利准则是（）4．望远系统中物镜的相对孔径是（）5．棱镜的转动定理是（）
三、简答题（共20分）
1．什么叫孔径光阑？它和入瞳和出瞳的关系是什么？（4 分）
2．什么叫视场光阑？它和入窗和出窗的关系是什么？（4 分）
3．几何像差主要包括哪几种？（4 分）
4. 什么叫远心光路？其光路特点是什么？（4 分）
四、分析作图题（共25分）
1.已知正光组的F和F’，求轴上点A的像，要求用五种方法。
（8分）
2. 已知透镜的焦距公式为f '=
nr1
，l 'H= -f '
n -1 d
， l H = - f '
n -1 d
，⎡ r d ⎤ nr nr
( n -1 ) ⎢ n( 1 - 1 ) + ( n -1) ⎥ 1 2 ⎣ r2
r
2 ⎦
分析双凹透镜的基点位置，并画出FFL、BFL和EFL的位置。
（9分）
3. 判断下列系统的成像方向，并画出光路走向（8分）
（a）（b）
五、计算题（共35分）
1．由已知f1'=50mm，f2' = -150mm的两个薄透镜组成的光学系统，对一实物成一放大 4 倍的实像，并且第一透镜的放大率β1= -2⨯，试求：1.两透镜的间隔；2.物像之间的距离；3.保持物面位置不变，移动第一透镜至何处时，仍能在原像面位置得到物体的清晰像？与此相应的垂铀放大率为多大?（15分）2.已知一光学系统由三个零件组成，透镜1：f1'= -f1=100，口径D1=40；透镜2：f2' = -f2=120，
口径D2=30，它和透镜1之间的距离为d1=20；光阑3口径为20mm，它和透镜2之间的距离d2= 30。
物点A的位置L1= -200，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑，哪一个是视场光阑？（20分）
武汉理工大学教务处
试题标准答案及评分标准用纸
课程名称：应用光学
（A 卷）
一、选择题（每题 2 分，共 10 分）
1．B ；2．A ；3．C ；4．C ；5．D
二、填空题（每题 2 分，共 10 分）
1．物镜的像方焦点 F ' 到目镜物镜焦点 F
之间的距离
物 目
2．又叫后截距，用 l F ' 表示，是系统最后一个面的顶点到像方焦点之间的距离
3．一般认为最大波像差小于四分之一波长，则系统质量和理想光学系统没有显著差别
4．入瞳直径 D 和物镜焦距 f ' 之比 D
f '
物
物
5．假设物空间不动，棱镜绕 P 转 θ，则像空间先绕 P ’转 ( -1)n -1θ ，后绕 P 转 θ
三、简答题（每题 4 分，共 20 分）
1．限制进入光学系统的成像光束口径的光阑叫空径光阑。
把孔径光阑在物空间的共轭像称为入瞳，空径 光阑在系统像空间所成的像称为出瞳，入瞳和出瞳是物和像的对应关系。
2．限制成像范围的光阑叫视场光阑。
视场光阑在物空间的像称为入射窗，在像空间所成的像称为出射窗。
3．主要有七种：球差、彗差(正弦差)、像散、场曲、畸变、位置色差、倍率色差。
4．物方远心光路和像方远心光路统称为远心光路。
特点：物方远心光路中的入射光束的主光线都和光轴平行，
像方远心光路中出射光束的主光线都和光轴平行。
5．F 数指的是物镜的相对孔径的倒数 f '
D ，F 数又称为光圈。
四、分析作图题（共 25 分）
1．如图：
2．可知：r1 < 0，r2 > 0，d 为任意值，把f'的表达式代入l H'和l H，分析后可得：l H' <0，l H>0，其基点位置：
3. (a)
．
(b)
五、计算题（共 35 分）
1．解：1）因为：β = β1 β 2；β = 4；β1 = -2；所以得：β2＝2
由牛顿公式：β1＝－x 1'
f 1'
所以：l 1' = f 1' + x 1' = f 1' - β1 f 1'= 50 - ( -2) ⨯ 50 =150 l 1 = l 1' β1 =
150
-2 = -75
同理：l 2' = (1 - β2 ) f 2' = (1 - 2) ⨯ ( -150) =150 l 2 = l 2' β2 =
150
2 = 75
可得：d = l 1' - l 2 = 75
2） L = -l 1 + l 2' + d = 75 + 150 + 75 = 300
3）即保持共轭距 L 1 不变
第一透镜的共轭距： L 1 = l 1' - l 1 = 150 + 75 = 225
⎧l = -75 ⎧l *1 = -150
又： 1
- 1 = 1
，可得： ⎨
和 ⎨
l '
l 50 ⎩l 1' = 150
⎪l
*'
= 75 ⎩ 1
此时： β * = l *' = - 1 ；β * = - 1 ⨯ 2 = -1
1
1
l *1
2 2
2．解：1）由于透镜 1 的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。
2）先求透镜 2 被透镜 1 所成的像。
也就是已知像求物。