工程光學(xué)郁道銀版習(xí)題解答一題不落第七章典型光學(xué)系統(tǒng).doc

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1、工程光學(xué) 郁道銀 習(xí)題解答 第七章 典型光學(xué)系統(tǒng) 1．一個(gè)人近視程度是（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是，求： （1）遠(yuǎn)點(diǎn)距離； （2）其近點(diǎn)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(yuǎn)點(diǎn)距離； （5）戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。 解： ① ∴ ② ∴ ③ ∴ ④ ⑤ 2．一放大鏡焦距，通光孔徑，眼睛

2、距放大鏡為，像距離眼睛在明視距離，漸暈系數(shù)為，試求（1） 視覺(jué)放大率；（2）線視場(chǎng)；（3）物體的位置。 eye ● 已知：放大鏡 求：① Γ ② 2y ③l 解：① ②由可得： ∴ ∴ ∴ 方法二： ③

3、 3．一顯微鏡物鏡的垂軸放大率為，數(shù)值孔徑，共扼距，物鏡框是孔徑光闌，目鏡焦距。 （1）求顯微鏡的視覺(jué)放大率。 （2）求出射光瞳直徑。 （3）求出射光瞳距離（鏡目距）。 （4）斜入射照明時(shí)，，求顯微鏡的分辨率。 （5）求物鏡的通光孔徑。 （6）射物高，漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。 已知：顯微物鏡 共軛距物鏡框?yàn)榭讖焦怅@ ① ② ③ ● ● ● A 孔

4、 由物鏡成象關(guān)系: ④道威判斷 ⑤目鏡的 ⑥ 時(shí)

5、 4．欲分辨的微小物體，使用波長(zhǎng)，斜入射照明，問(wèn)： （1） 顯微鏡的視覺(jué)放大率最小應(yīng)多大？ （2） 數(shù)值孔徑應(yīng)取多少適合？ 視場(chǎng)光闌決定了物面大小，而物面又決定了照明 的大小 5.有一生物顯微鏡，物鏡數(shù)值孔徑，物體大小，照明燈絲面積1.21.2,燈絲到物面的距離100mm,采用臨界照明,求聚光鏡焦距和通光孔徑。 已知 燈絲面積 1.21.2 燈絲到物面的距離100mm 臨界照明 求: 和通光孔徑. 聚 物

6、 解: ∴ ∴ 6．為看清4km處相隔150mm的兩個(gè)點(diǎn)（設(shè)），若用開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡觀察，則： （1）求開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的工作放大倍率； （2）若筒長(zhǎng)，求物鏡和目鏡的焦距； （3）

7、物鏡框是孔徑光闌，求出射光瞳距離； （4）為滿足工作放大率的要求，求物鏡的通光孔徑； （5）視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量； （6）若物方視場(chǎng)角求象方視場(chǎng)角； (7)漸暈系數(shù)，求目鏡的通光孔徑。 已知： 解： ① （rad） 有效放大率 工作放大率 ② ③ 求 ④ ⑤對(duì)于

8、 代入公式 整理得： ∴mm 對(duì)于 目 ⑥ ⑦ 7.一開(kāi)普

9、勒望遠(yuǎn)鏡,五經(jīng)焦距,目鏡的焦距為,物方視場(chǎng)角,漸暈系數(shù),為了使目鏡通光孔徑,在物鏡后焦平面上放一場(chǎng)鏡,試: (1)求場(chǎng)鏡焦距; (2)若該場(chǎng)鏡是平面在前的平凸薄透鏡,折射率,求其球面的曲率半徑。 ● 物 孔闌 場(chǎng)鏡 目 ① ∴ ② 其中 代入求得： 9．一個(gè)照明器由燈泡和聚光鏡組成，已知聚光鏡

10、焦距，通光孔徑，要求照明距離為5m遠(yuǎn)直徑為3m的圓，試問(wèn)燈泡應(yīng)安裝在什么位置。 ● ● 已知： 5m處3m直徑光照明 求 l 解： 11.用電視攝象機(jī)監(jiān)視天空中的目標(biāo)，設(shè)目標(biāo)的光亮度為，光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)濾為0.6，攝象管靶面要求照度為，求攝影物鏡應(yīng)用多大的光圈。 解： 14．開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的筒長(zhǎng)255mm，，，，無(wú)漸暈， （1）求物鏡和目鏡的焦距； （2）目鏡的通光孔徑和出瞳距； （3）在物鏡焦面處放一場(chǎng)鏡，其

11、焦距為，求新的出瞳距和目鏡的通光孔徑； （4）目鏡的視度調(diào)節(jié)在（屈光度），求目鏡的移動(dòng)量。 孔闌 出瞳 x y ① 解得 ② 由三角形相似得： 有大三角形相似得： ③ 物 目 場(chǎng) 物鏡經(jīng)場(chǎng)鏡成像 經(jīng)目鏡成像

12、 ④ 15．一透鏡焦距，如在其前邊放置一個(gè)的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，求組合后系統(tǒng)的像方基點(diǎn)位置和焦距，并畫(huà)出光路圖。） 解：, 求得： 答：組合后的焦距是-180mm?；c(diǎn)位置如圖所示。 其光路圖如下所示： f3=30 -h2 -f F3(F) F1(F2) h1 -fe H fo 物鏡 目鏡 lH 　 16．已知，的雙凸透鏡，置于空氣中。物A位于第一球面前處，第二面鍍反射膜。該物鏡所成實(shí)像B位于第一球面前，如圖所示。若按薄透鏡處理，求該透鏡的

13、折射率n。（） l2 -l3 -l2=-l3 -l=50 d B A B A l1 解： 　 　 　 設(shè)：透鏡的折射率為n 物點(diǎn)A經(jīng)折射成像在A處，將已知條件代入公式 得 ----① A經(jīng)反射后，成像于B點(diǎn)。故將，代入反射面公式，得： ----② B點(diǎn)再經(jīng)折射成像在B點(diǎn)。根據(jù)光路的可逆性，將B視為物，B點(diǎn)視為像，有，代入折射公式，得： ----③ 由①②③式解得： 答：透鏡的折射率為1.6。 17．已知物鏡焦距為，相對(duì)孔徑，對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)物體成像時(shí)，由物鏡第一面

14、到像平面的距離為，物鏡最后一面到像平面的距離為。 （1）按薄透鏡處理，求物鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)；（ （2）若用該物鏡構(gòu)成開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，出瞳大小為，求望遠(yuǎn)鏡的視覺(jué)放大率；（） （3）求目鏡的焦距、放大率；（ （4）如果物鏡的第一面為孔徑光闌，求出瞳距；（） （5）望遠(yuǎn)鏡的分辨率；（ （6）如果視度調(diào)節(jié)為5折光度，目鏡應(yīng)能移動(dòng)的距離。（） （7）畫(huà)出光路圖。 解：根據(jù)題意，畫(huà)出物鏡的結(jié)構(gòu)圖如下： f=500 400 300 d H F u2 h1 F1 h2 u1 　 (1)將和代入公式 ，得

15、： 將代入牛頓公式，得： (2)因，則： (3)， (4)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示： -fe=20 f=500 400 300 d H F u2 h1 F1 h2 u1 物鏡 目鏡 孔徑光闌 　 將和代入公式，得： 將和代入公式， 得出瞳距： (5) (6) (7)望遠(yuǎn)系統(tǒng)光路圖如下： lz 目鏡 -fe=20 fo=500 d H Fo (Fe) 物鏡 孔徑光闌 出瞳 　

16、 18.思考題 1、用一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀察地面上的建筑物，怎樣調(diào)節(jié)鏡筒的長(zhǎng) 度？ 答：一具已正常調(diào)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀察極遠(yuǎn)的問(wèn)題的。對(duì)物鏡而言，物距 接近無(wú)窮遠(yuǎn)，其像距就是物鏡的焦距；而對(duì)于目鏡而言，目鏡的物距就是它的焦 距，目鏡的像距為無(wú)窮遠(yuǎn)。所以此時(shí)筒長(zhǎng)等于兩透鏡的焦距之和。當(dāng)用它觀察地 面上的建筑物時(shí)，此時(shí)物距從無(wú)窮遠(yuǎn)變?yōu)橛邢蘧嚯x，像距也從焦點(diǎn)移向焦點(diǎn)的外 側(cè)，所以必須拉長(zhǎng)鏡筒才能使物鏡所成的像落在目鏡的物方焦平面上。 2．?dāng)z影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是什么？它們分別決定系統(tǒng)的什么性質(zhì)？ 答：攝影物鏡的三個(gè)重要參數(shù)是：焦距、相對(duì)孔徑和視場(chǎng)

17、角。焦距影響成像的大小，相對(duì)孔徑影響像面的照度和分辨率，視場(chǎng)角影響成像的范圍。 3．為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用什么光路？為什么？ 答：為了保證測(cè)量精度，測(cè)量?jī)x器一般采用物方遠(yuǎn)心光路。由于采用物方遠(yuǎn)心光路時(shí)，孔徑光闌與物鏡的像方焦平面重合，無(wú)論物體處于物方什么位置，它們的主光線是重合的，即軸外點(diǎn)成像光束的中心是相同的。這樣，雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。 4．顯微物鏡、望遠(yuǎn)物鏡、照相物鏡各應(yīng)校正什么像差？為什么？ 答：顯微物鏡和望遠(yuǎn)物鏡應(yīng)校正與孔徑有關(guān)的像差，如：球差、正弦差等。照相物鏡則應(yīng)校正與孔徑和視場(chǎng)有關(guān)的所有像差。因?yàn)轱@微和望遠(yuǎn)系統(tǒng)是大孔徑、小視場(chǎng)系統(tǒng)，而照相系統(tǒng)則是一個(gè)大孔徑、大視場(chǎng)系統(tǒng)。 5、遠(yuǎn)視眼和近視眼的觀眾，用伽利略望遠(yuǎn)鏡看戲時(shí)，各自對(duì)鏡筒應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)？