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1、一、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间? 2、几何光学的基本定律及其内容是什么? 3、什么是理想像和理想光学系统。 4、理想光学系统的基点和基面有哪些? 5、如何确定光学系统的视场光阑? 6、 什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑? 7、成像光学系统有哪两种色差?试说明它们的成因? 8、常见非正常眼有哪两种?如何校正常见非正常眼? 9、瑞利判据和道威判据。 10 、光学系统极限分辨角为多大?采取什么途径可以提高极限分辨角? 11 、 相速度、群速度。 12 、等厚干涉、等倾干涉。 13 、惠更斯菲涅耳原理 14 、请分别写出多缝干涉亮纹和单缝衍射暗纹条件,并由此简述光栅缺 级
2、条件。 15 、 常见非正常眼有哪两种?如何校正常见非正常眼? 二、填空题 1、在空气和折射率为2 的介质界面上发生全反射的临界角是30 。 2、空气中,光焦度可表示为,它表示光学系统对光束汇聚(或发 散)的本领。f或f越小,越大。若00f,光组是汇聚(汇 聚或发散)光组,愈大,汇聚(汇聚或发散)本领愈大,反之亦然。 11 ff 3、凡1 次镜面反射或奇数次镜面反射的像称为镜像,物的坐标关 系若为右手,则像的坐标关系为左手。 4、入瞳孔径越大,则景深越小;对准平面距离越远,则景深越 大。 5、照相机中的可变光阑起的是孔径光阑的作用,它限制的是 进入系统的光的能量。 6、单色像差有(写出其中的三
3、个)球差, 慧差, 像散, 场曲。 7、望远镜分辨率以能分辨的两物点对望远镜的张角表示; 照相 系统的分辨率以像平面上每毫米能分辨的伴对数 N 表示。 8、光波的空间周期是指光波波长,空间频率是指波长的 倒数。 9、干涉条纹的可见度定义为K= (IM-Im) / (IM+Im) , 当两束相干光振幅相同时,条纹可见度 K= 1 。 10、如图所示,用波长为的单色光垂直照射折射率 为 2 n的劈尖薄膜,图中各部分折射率的关系为 321 nnn。观察反射光的干涉条纹,从劈尖顶开始 向右数第 6 条暗条纹中心所对应的厚度 e为 11 /4n2 。 11、在多缝衍射中,随着狭缝数目的增加,衍射图样有两
4、个显著的变化,即 光的能量向主极大的位置集中,亮纹变得更加细而亮。 12、设计一光栅,要求: (1) 能分辨钠光谱 589nm 和 589.6nm 的第二级谱线; (2) 第二级谱线的衍射角 30 ;设光线正入射,则光栅总刻痕数应满足的条件 2 n 1 n 3 n 为N=491 ;光栅常数应满足的条件为d=2.36x10-3 (用 mm 表示) 。 1、几何光学三个基本定律是:, 。 2、空气中,光焦度可表示为,它表示光学系统对光束汇聚(或发 散)的本领。f或f越小,越大。若00f,光组是发散(汇 聚或发散)光组,绝对值愈大,光组是发散(汇聚或发散)本领愈大, 反之亦然。 3、凡2 次镜面反射
5、或偶数次镜面反射的像称为一致像, 物的坐标关 系若为右手,则像的坐标关系为右手。 4、入瞳孔径越小,则景深越大;对准平面距离越近,则景深越 小。 5、照相机中的底片框起的是视场光阑的作用,它限制的是 物象空间成像范围的大小。 6、复色光成像时,由于介质的色散性而引起的不同色光之间成像的差别,称为 色差。色差分为轴向色差和垂轴色差 7、显微镜的分辨率以物平面上能分辨的两物体间的最小(最大 /最 小 ) 距 离 表 示, 照相 物镜 的分 辨率 以 像 平面 上每 毫 米 能分 辨的两 物 点 表示; 8、 光的波长表示光具有空间 周期性,波长的倒数表示其空间频率。 9、满足( 1)两束光波频率相
6、同、 (2)振动方向相同、(3) 固定不变的相位 差 11 ff 的光称为相干光。 10、如图,用波长的单色光垂直照射到空气劈尖上,从反射 光中观察干涉条纹距顶点L 处是暗条纹。使劈尖角连续增大, 直到该点处再次出现暗条纹为止,则劈尖角的改变量为 /2L 。 11、通常的衍射光栅是基于夫琅和费衍射原理进行工作的。若按其对 入射光波的调制作用,光栅可分为:振幅光栅和 相位光栅。 12、光栅光谱仪作为一种分光仪器,主要性能指标有色散本领、 分辨本领和自由光谱范围。 三、作图题 见“应用光学习题”对应部分。 四、计算题 见“应用光学习题”、 “物理光学习题”对应部分,及作业题。这里补充几个题。 1、
7、已知照相物镜的焦距mm75f,被摄景物位于(以F 点为坐标原点) m2-m6-m10-、x处,试求照相底片应分别放在离物镜的像方焦面多远的 地方。 解: 1、解:由牛顿公式 f fxx 得 (1)0,xx (2)5625.0,10xx (3)703.0,6xx (4)81.2,2xx L 2、有一正薄透镜对某一物成倒立的实像,像高为物高的一半,今将物面向透镜 移近 100mm ,则所得像与物同大小,求该正透镜组的焦距。 1、解:由牛顿公式的横向放大率公式 x f 得物面移动前后的放大率分别为 2 1 1 1 x f 1 2 2 x f 因物面移动前后物距之差为 mmxx100 12 所以,正薄
8、透镜的焦距为 mmxxff100 21 3、在杨氏实验中, 两小 孔距离为 1mm,观察屏 离小孔的距离为 50cm, 当用一片折射率1.58 的透明薄片帖住其中一 个小孔时发现屏上的条 纹系统移动了 0.5cm ,试决定试件厚度。 解:按题意,此时两光束光学厚度相同,即 21 1rrLn 几何关系 2 22 1 2 x d Dr 2 22 2 2 x d Dr xdx d x d rrrr2 22 )( 22 1212 mm D xd rr dx rr 2 21 12 10 500 512 , mm n rr L 2 2 12 10724.1 158.1 10 1 4、双缝间距为 mm,离观
9、察屏 m,用钠灯做光源,它发出两种波长的单色光 1= 589.0nm 和2= 589.6nm , 问两种单色光的第 10 级这条纹之间的间距是多 少? 解:由杨氏双缝干涉公式,亮条纹时: 2, 1,0,mm D xd 2, 1,0,m d D mx 所以,两种波长的光的10 级条纹( m=10 )位置分别为 nm d D mx89.5 1 10001058910 6 1 1 , nm d D mx896.5 1 1000106.58910 6 2 2 因此,条纹间距为 mxxx6 12 5、一块光栅的宽度为10cm,每毫米内有500 条逢,光栅后面放置的透镜焦距 为 500nm 。问:它产生的
10、波长nm8.632的单色光的 1 级和 2 级谱线的半宽度 是多少? 解:由题意,光栅常数和缝数分别为 )(102 500 1 3 mmd 4 105500100N 由光栅方程 md sin 得 1、2 级衍射条纹的衍射角分别为 3164.0 10102 8.632 sin 63 1 d ,9486.0cos 1 6328. 0 2 sin 2 d ,774.0cos 2 这里的 1,2确定了谱线的位置 由衍射条纹的半角为 cosNd ,得 )(1067.6 9486.010102105 8.632 cos 6 634 1 1 rad Nd )(1017.8 774.0102105 8 .63
11、2 cos 6 34 2 2 rad Nd 所以条纹的半宽度分别为 )(1034.3 3 11 mmfdl )(1008.4 3 22 mmfdl 6 、 用 钠 黄 光 垂 直 照 射 一 光 栅 , 它 的 第 三 级 光 谱 恰 好 分 辨 开 钠 双 线 (mm5896.0,5890.0 21 ) ,并测得m5890.0 1 的第二级光谱线所对 应的衍射角为5.1,第三级缺级。 试求该光栅的总缝数N 、光栅常数 d 、缝宽a。 解: (1) 由光栅色分辨本领:AmN,得:N m 将钠双线的平均波长0.5893m, 4 21 6 10m,3m代入上式,可得 光栅总缝数327N。 (2) 由光栅方程sin m dm 可得光栅常数d为: / sin0.045mm m dm。 (3) 又由于光栅第三级缺级,故有/3d a,所以缝宽为: /30.015mmad。 您好,欢迎您阅读我的文章,本WORD 文档可编辑修改,也可以直接打印。阅读过后,希望您提出保贵的意见或建议。阅读和学习是一种非常好的习惯,坚持 下去,让我们共同进步。
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