應(yīng)用光學(xué)習(xí)題.第一章 : 幾何光學(xué)基本原理 ( 理論學(xué)時(shí)： 4 學(xué)時(shí) ) 討論題：幾何光學(xué)和物理光學(xué)有什么區(qū)別？它們研究什么內(nèi)容？ 思考題：汽車駕駛室兩側(cè)和馬路轉(zhuǎn)彎處安裝的反光鏡為什么要做成凸面，而不做成平面？ 一束光由玻璃（ n=1.5 ）進(jìn)入水（ n=1.33 ），若以 45 角入射，試求折射角。 證明光線通過(guò)二表面平行的玻璃板時(shí)，出射光線與入射光線永遠(yuǎn)平行。 為了從坦克內(nèi)部觀察外界目標(biāo)，需要在坦克壁上開一個(gè)孔。假定坦克壁厚為 200mm ，孔寬為 120mm ，在孔內(nèi)部安裝一塊折射率為 n=1.5163 的玻璃，厚度與裝甲厚度相同，問(wèn)在允許觀察者眼睛左右移動(dòng)的條件下，能看到外界多大的角度范圍？ 一個(gè)等邊三角棱鏡，若入射光線和出射光線對(duì)棱鏡對(duì)稱，出射光線對(duì)入射光線的偏轉(zhuǎn)角為 40 ，求該棱鏡材料的折射率。 構(gòu)成透鏡的兩表面的球心相互重合的透鏡稱為同心透鏡，同心透鏡對(duì)光束起發(fā)散作用還是會(huì)聚作用？ 共軸理想光學(xué)系統(tǒng)具有哪些成像性質(zhì)？ 第二章 : 共軸球面系統(tǒng)的物像關(guān)系 ( 理論學(xué)時(shí)： 10 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí) ) 討論題：對(duì)于一個(gè)共軸理想光學(xué)系統(tǒng)，如果物平面傾斜于光軸，問(wèn)其像的幾何形狀是否與物相似？為什么？ 思考題：符合規(guī)則有什么用處？為什么應(yīng)用光學(xué)要定義符合規(guī)則？ 有一放映機(jī)，使用一個(gè)凹面反光鏡進(jìn)行聚光照明，光源經(jīng)過(guò)反光鏡以后成像在投影物平面上。光源高為 10mm ，投影物高為 40mm ，要求光源像高等于物高，反光鏡離投影物平面距離為 600mm ，求該反光鏡的曲率半徑等于多少？ 試用作圖法求位于凹的反光鏡前的物體所成的像。物體分別位于球心之外，球心和焦點(diǎn)之間，焦點(diǎn)和球面頂點(diǎn)之間三個(gè)不同的位置。 試用作圖法對(duì)位于空氣中的正透鏡（ ）分別對(duì)下列物距： 求像平面位置。 試用作圖法對(duì)位于空氣中的負(fù)透鏡（ ）分別對(duì)下列物距： 求像平面位置。 已知照相物鏡的焦距 毫米，被攝景物位于距離 米處，試求照相底片應(yīng)放在離物鏡的像方焦面多遠(yuǎn)的地方？ 設(shè)一物體對(duì)正透鏡成像，其垂軸放大率等于 1 ，試求物平面與像平面的位置，并用作圖法驗(yàn)證。 已知顯微物鏡物平面和像平面之間的距離為 180 毫米，垂軸放大率為 5 ，求該物鏡組的焦距和離開物平面的距離（不考慮物鏡組二主平面之間的距離）。 已知航空照相機(jī)物鏡的焦距 500 毫米，飛機(jī)飛行高度為 6000 米，相機(jī)的幅面為 300 300 毫米 2 ，問(wèn)每幅照片拍攝的地面面積。 由一個(gè)正透鏡組和一個(gè)負(fù)透鏡組構(gòu)成的攝遠(yuǎn)系統(tǒng)，前組正透鏡的焦距 100 毫米，后組負(fù)透鏡的焦距 50 毫米。要求由第一組透鏡道組合系統(tǒng)像方焦點(diǎn)的距離為系統(tǒng)的組合焦距的 ，求二透鏡組之間的間隔 d 應(yīng)為多少？組合焦距等于多少？ 如果將第 10 題中的系統(tǒng)用來(lái)對(duì) 10 米遠(yuǎn)的物平面成像，用移動(dòng)第二組透鏡的方法，使像平面位于移動(dòng)前組合系統(tǒng)的像方焦平面上，問(wèn)透鏡組移動(dòng)的方向和移動(dòng)距離？ 由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)倒像系統(tǒng)，設(shè)第一組透鏡的焦距為 ，第二組透鏡的焦距為 ，物平面位于第一組透鏡的物方焦平面上，求該倒像系統(tǒng)的垂軸放大率。 由兩個(gè)同心的反射面（二球面的球心重合）構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)，按照光線反射的順序第一個(gè)反射球面是凹的，第二個(gè)反射球面是凸的，要求系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)恰好位于第一個(gè)反射球面的頂點(diǎn)，求兩個(gè)球面的半徑 、 和二者之間的間隔 d 之間的關(guān)系。 假定一顯微物鏡由相隔 20 毫米的兩個(gè)薄透鏡組構(gòu)成，物平面和像平面之間的距離為 180 毫米，放大率 10 ，要求近軸光線通過(guò)二透鏡組時(shí)的偏角 和 相等，求二透鏡組的焦距。 電影放映機(jī)鏡頭的焦距 120 毫米，影片畫面的尺寸為 22 16 毫米 2 ，銀幕大小為 6.6 4.8 米 2 ，問(wèn)電影機(jī)應(yīng)放在離銀幕多遠(yuǎn)的地方？如果把放映機(jī)移到離銀幕 50 米遠(yuǎn)處，要改用多大焦距的鏡頭？ 一個(gè)投影儀用 5 的投影物鏡，當(dāng)像平面與投影屏不重合而外伸 10 毫米時(shí)，則須移動(dòng)物鏡使其重合，試問(wèn)物鏡此時(shí)應(yīng)向物平面移動(dòng)還是向像平面移動(dòng)？移動(dòng)距離為多少？ 一照明聚光燈使用直徑為 200 毫米的一個(gè)聚光鏡，焦距為 400 毫米，要求照明距離為 5 米遠(yuǎn)的一個(gè)直徑為 3 米的圓，問(wèn)燈泡應(yīng)安置在什么位置？ 已知一個(gè)同心透鏡 50 毫米，厚度 d 10 毫米， n=1.5163 ，求它的主平面和焦點(diǎn)位置。 第三章 : 眼睛的目視光學(xué)系統(tǒng) ( 理論學(xué)時(shí)： 6 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 2 學(xué)時(shí) ) 討論題：當(dāng)進(jìn)入已開演的電影院時(shí)，看不清周圍的人和坐位，為什么過(guò)一會(huì)就能看清了？當(dāng)白天走出電影院時(shí)，感到光線特別強(qiáng)，這是為什么？ 思考題：人眼的視角分辨率是什么含義？為什么人眼的視角分辨率是有限的？ 正常人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在什么地方？若某正常人眼的最大調(diào)節(jié)范圍為 10 視度，其近點(diǎn)距離為多少？ 用兩個(gè)負(fù)透鏡能否構(gòu)成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡？為什么？ 假定用眼睛直接觀察敵人的坦克時(shí)，可以在 400 米的距離上看清坦克的編號(hào)，如果要求距離 2 公里也能看清，問(wèn)應(yīng)該使用幾倍的望遠(yuǎn)鏡？ 有一焦距為 150 毫米的物鏡，擬裝成一個(gè) 6 倍的望遠(yuǎn)鏡，問(wèn)組成開普勒和伽利略望遠(yuǎn)鏡時(shí)，目鏡的焦距各為多少？鏡筒長(zhǎng)（物鏡和目鏡之間的距離）各為多少？ 焦距儀上測(cè)微目鏡的焦距為 17 毫米，使用叉線對(duì)準(zhǔn)，問(wèn)瞄準(zhǔn)誤差等于多少？ 燃燒室離觀察窗 1.5 米，為了看清燃燒室內(nèi)的情況，需要采用一個(gè)實(shí)際視放大率為 5 倍的儀器，假定物鏡和目鏡之間的距離為 200 毫米（物鏡和目鏡的厚度均忽略不計(jì)），試問(wèn)物鏡焦距和目鏡焦距各為多大？若要求視度調(diào)節(jié)范圍為 5 視度，目鏡的總移動(dòng)量為多大？ 第四章 : 平面鏡棱鏡系統(tǒng) ( 理論學(xué)時(shí)： 8 學(xué)時(shí) ) 討論題：平面鏡棱鏡系統(tǒng)有什么用途？ 思考題：?jiǎn)纹矫骁R和雙平面鏡旋轉(zhuǎn)有什么實(shí)際應(yīng)用？ 如果要求周視瞄準(zhǔn)鏡光軸俯仰 15 ，問(wèn)端部直角棱鏡應(yīng)俯仰多大角度？ 平面鏡成像有哪些性質(zhì)？單平面鏡和雙平面鏡旋轉(zhuǎn)各有什么特點(diǎn)？ 假定望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距為 80 毫米 ，通光口徑為 20 毫米 ，半視場(chǎng)角 5 ，在它后面 50 毫米 處放一直角屋脊棱鏡 90 2 ，求棱鏡的尺寸和像面的位置。 第五章 : 光學(xué)系統(tǒng)中成像光束的選擇 ( 理論學(xué)時(shí)： 5 學(xué)時(shí) ) 討論題：光學(xué)系統(tǒng)成像光束選擇應(yīng)該根據(jù)遵循原則？ 思考題：為什么望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇非常重要？ 在設(shè)計(jì)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)如何考慮選擇孔徑光闌和視場(chǎng)光闌？ 怎樣表示顯微鏡物鏡的成像光束大小和成像范圍大?。客h(yuǎn)鏡中是怎樣表示的？ 一般用顯微鏡的孔徑光闌選在什么地方？測(cè)量用顯微鏡的孔徑光闌選在什么地方？為什么？ 第六章 : 輻射度學(xué)和光度學(xué)基礎(chǔ) ( 理論學(xué)時(shí)： 8 學(xué)時(shí) ) 討論題：光通量和輻射通量有什么區(qū)別？ 討論題：發(fā)光強(qiáng)度、光照度以及光亮度分別代表什么含義？ 思考題：什么叫發(fā)光點(diǎn)？什么叫發(fā)光面？如何表示人眼對(duì)發(fā)光點(diǎn)和發(fā)光面的主觀光亮度？ 一般鎢絲白熾燈各方向的平均發(fā)光強(qiáng)度（ cd ）大約和燈泡的輻射功率（ W ）相等，問(wèn)燈泡的發(fā)光效能為多大？ 有一直徑 20 厘米 的球形磨砂燈泡，各方向均勻發(fā)光，其光視效能為 15 lm/W ，若在燈泡正下方 2 米 處的光照度為 30 lx ，問(wèn)該燈泡的功率為多大？燈泡的光亮度多大？ 用一個(gè) 250W 的溴鎢燈作為 16 毫米 電影放映機(jī)的光源，光源的光視效能為 30 lm/W ，燈絲的外形面積為 5 7mm 2 ，可以近似看作一個(gè)兩面發(fā)光的發(fā)光面，采用第一種照明方式。燈泡的后面加有球面反光鏡，使燈絲的平均光亮度提高 50 % ，銀幕寬度為 4 米 ，放映物鏡的相對(duì)孔徑為 1 ： 1.8 ，系統(tǒng)的透過(guò)率 0.6 ，求銀幕光照度（ 16 毫米 放映機(jī)的片門尺寸為 10 7mm 2 ）。 設(shè)有一個(gè)投影物鏡，采用 100W 的燈泡照明，燈泡的光視效能為 20 lm/W, 發(fā)光體直徑為 4 毫米 、各方向均勻發(fā)光的球形燈絲，要求銀幕的光照度為 60 lx ，銀幕離開投影儀的距離為 10 米 ，投影儀片門寬為 20 毫米 ，整個(gè)系統(tǒng)的透過(guò)率 0.6 ，求投影物鏡的焦距和相對(duì)孔徑。 有一對(duì)稱照相物鏡，相對(duì)孔徑為 1:5 ，每?jī)|半焦距為 200 毫米 ，兩透鏡組相距 20 毫米 ，在透鏡組中央有一個(gè)孔徑光闌。在物鏡前方 400 毫米 處有一個(gè)垂直光軸的物體，其光亮度為 500 cd/m 2 。如果不考慮系統(tǒng)的光能損失，求像平面光照度。當(dāng)物體位于無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)，像平面光照度又為多少？ 照相時(shí)光圈數(shù)取 8 ，曝光時(shí)間用 s ，為了拍攝移動(dòng)目標(biāo)，將曝光時(shí)間改為 s ，問(wèn)應(yīng)取多大的光圈數(shù)？ 用于跟蹤天空飛行目標(biāo)的電視攝影機(jī)，攝像管要求最低的像面光照度為 20 lx ，假定天空的光亮度為 2500 cd/m 2 ，光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率 等于 0.7 ，問(wèn)要求使用多大相對(duì)孔徑的攝影物鏡？ 第五章光學(xué)系統(tǒng)成像光束選擇中，雙目望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，所有的凹透鏡都是用火石玻璃制做的，凸透鏡都是用冕玻璃制做的，透鏡和棱鏡中的總的光路長(zhǎng)為 110 毫米 ，計(jì)算光學(xué)零件表面不鍍?cè)鐾改ず湾冊(cè)鐾改煞N情況下系統(tǒng)的透過(guò)率。 第七章 : 光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量評(píng)價(jià) ( 理論學(xué)時(shí)： 7 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 4 學(xué)時(shí) ) 討論題：檢驗(yàn)實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的常用方法有哪幾種？ 思