一、填空題

1、光學(xué)系統(tǒng)中物和像具有共軛關(guān)系的原因是光路可逆。

2、發(fā)生全反射的條件是光從光密媒質(zhì)射向光疏媒質(zhì)，且入射角大于臨界角

I

0

，其中，sinI

0

=n

2

/n

1

。

3、光學(xué)系統(tǒng)的三種放大率是垂軸放大率、角放大率、軸向放大率，當(dāng)物

像空間的介質(zhì)的折射率給定后，對于一對給定的共軛面，可提出一種放大率

的要求。

4、理想光學(xué)系統(tǒng)中，與像方焦點(diǎn)共軛的物點(diǎn)是軸上無窮遠(yuǎn)的物點(diǎn)。

5、某物點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)理想光學(xué)系統(tǒng)后對應(yīng)的最后出射光束是會(huì)聚同心光束，則

該物點(diǎn)所成的是實(shí)(填“實(shí)”或“虛”)像。

6、人眼的調(diào)節(jié)包含視度調(diào)節(jié)和瞳孔調(diào)節(jié)。

7、復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置場鏡的目的是在不影響系統(tǒng)光學(xué)特性的的情況下改

變成像光束的位置，使后面系統(tǒng)的通光口徑不致過大。

8、要使公共垂面內(nèi)的光線方向改變60度，則雙平面鏡夾角應(yīng)為30度。

9、有效地提高顯微鏡分辨率的途徑是提高數(shù)值孔徑和減小波長。

10、近軸情況下，在空氣中看到水中魚的表觀深度要比實(shí)際深度淺。

11．平面反射鏡成像的垂軸放大率為1，物像位置關(guān)系為鏡像，如果反射鏡

轉(zhuǎn)過α角，則反射光線方向改變2α。

二、簡答題

1、望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

望遠(yuǎn)鏡是觀看無限遠(yuǎn)物體，平行光射入平行光射出，光學(xué)間隔為零；且物鏡

焦距較長，有較大的通光口徑，目鏡焦距較短；顯微鏡是觀看近處物體，光學(xué)間

隔較大；且物鏡焦距較小，有較小的通光口徑，目鏡焦距較短；它們都是由物鏡、

目鏡、分劃構(gòu)成，等等。

2、請問單像差有哪幾種？當(dāng)系統(tǒng)中分別存在不同的單像差時(shí)，對系統(tǒng)成像

會(huì)有什么影響？

球差、彗差、象散、場曲、畸變。前四個(gè)影響的是成像清晰度，最后一個(gè)影

響的是形變。

3、什么是景深？產(chǎn)生景深的原因是什么？

在景像平面上成清楚像的空間深度。產(chǎn)生景深的原因是接收器本身不完善造

成的。

4、發(fā)光強(qiáng)度：在某一方向上，單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量的大小，表征的是輻

射體在某一方向上的發(fā)光狀態(tài)。單位：？

5、光學(xué)系統(tǒng)對軸上點(diǎn)成像時(shí)會(huì)存在哪些像差？它們有什么特點(diǎn)？

會(huì)存在球差和位置差。

（1）球差：軸上點(diǎn)發(fā)出的同心光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后，不同的孔徑角的光線

交于不同的點(diǎn)，相對于理想像點(diǎn)有不同的偏離，這就是球差。其只與系統(tǒng)的孔徑

有關(guān)。

（2）位置差：由于不同的波長在同一介質(zhì)中的折射率不同，軸上點(diǎn)發(fā)出

的不同波長的光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)聚在軸上不同的位置，這種現(xiàn)象就是位置

差。特點(diǎn)？

6、光學(xué)系統(tǒng)中有哪幾類光欄？并概述它們的作用？

光學(xué)系統(tǒng)中有孔徑光闌、視場光闌、漸暈光闌和消雜光光闌，其作用分別如

下：

（1）孔徑光闌：決定軸上點(diǎn)的孔徑的大小。

（2）視場光闌：決定光瞳中心的視場角，即限制系統(tǒng)的成像范圍。

（3）漸暈光闌：限制軸外點(diǎn)發(fā)出的充滿孔徑光闌的光束，對軸上點(diǎn)的光束

沒有限制。

（4）消雜光光闌：攔掉一部分系統(tǒng)雜散光，限制它們進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)。

7、幾何光學(xué)的基本定律及其內(nèi)容是什么？

答：幾何光學(xué)的基本定律是直線傳播定律、獨(dú)立傳播定律、反射定律和折射

定律。

直線傳播定律：光線在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。

獨(dú)立傳播定律：不同光源的光在通過介質(zhì)某點(diǎn)時(shí)互不影響。

反射定律：反射光線位于入射面內(nèi)；反射角等于入射角；

折射定律：折射光線位于入射面內(nèi)；入射角和折射角正弦之比，對兩種一

定的介質(zhì)來說，是一個(gè)和入射角無關(guān)的常數(shù)n

1

sinI

1

?n

1

sinI

2

。

8、如何區(qū)分實(shí)物空間、虛物空間以及實(shí)像空間和虛像空間？是否可按照空間位

置來劃分物空間和像空間？

答：實(shí)物空間：光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)曲面前的空間。虛物空間：光學(xué)系統(tǒng)第一個(gè)

曲面后的空間。實(shí)像空間：光學(xué)系統(tǒng)最后一個(gè)曲面后的空間。虛像空間：光學(xué)系

統(tǒng)最后一個(gè)曲面前的空間。物空間和像空間在空間都是可以無限擴(kuò)展的，不能按

照空間進(jìn)行劃分。

9、什么是共軸光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)物空間、像空間？

答：光學(xué)系統(tǒng)以一條公共軸線通過系統(tǒng)各表面的曲率中心，該軸線稱為光軸，

這樣的系統(tǒng)稱為共軸光學(xué)系統(tǒng)。物體所在的空間稱為物空間，像所在的空間稱為

像空間。

10、什么叫理想光學(xué)系統(tǒng)？

答：在物像空間均為均勻透明介質(zhì)的條件下，物像空間符合“點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)、直

線對應(yīng)直線、平面對應(yīng)平面”的光學(xué)系統(tǒng)稱為理想光學(xué)系統(tǒng)。

11、理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面有哪些？其特性如何？

答：理想光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)包括物方焦點(diǎn)、像方焦點(diǎn)；物方主點(diǎn)、像方主點(diǎn)；

物方節(jié)點(diǎn)、像方節(jié)點(diǎn)。基面包括：物方焦平面、像方焦平面；物方主平面、像方

主平面；物方節(jié)平面、像方節(jié)平面。入射光線（或其延長線）過焦點(diǎn)時(shí)，其共軛

光線平行與光軸；入射光線過節(jié)點(diǎn)時(shí)，其共軛光線與之平行；焦平面上任一點(diǎn)發(fā)

出的同心光束的共軛光束為平行光束；物方主平面與像方主平面共軛，且垂軸放

大率為1。

12、對目視光學(xué)儀器的共同要求是什么？

答：視放大率

|?|

應(yīng)大于1。

13、什么是理想光學(xué)系統(tǒng)的分辨率？寫出望遠(yuǎn)鏡的分辨率表達(dá)式。

答：假定光學(xué)系統(tǒng)成像完全符合理想，沒有像差時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)能分辨的最小

間隔。

望遠(yuǎn)鏡的分辨率表達(dá)式：??1.22?/D。

14、什么是光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌和視場光闌?

答：孔徑光闌是限制軸上物點(diǎn)成像光束立體角的光闌。

視場光闌是限制物平面上或物空間中成像范圍的光闌。

15、光學(xué)系統(tǒng)中可能有哪些光闌？

答：限制軸上物點(diǎn)成像光束的口徑或立體角大小的孔徑光闌；限制物平面上

或物空間中成像的范圍即限制視場大小的視場光闌；用于產(chǎn)生漸暈的漸暈光闌；

用于限制雜散光的消雜光闌。

16、、共軸光學(xué)系統(tǒng)的像差和差主要有哪些？

答：像差主要有：球差、慧差（子午慧差、弧矢慧差）、像散、場曲、畸變；

差主要有：軸向差（位置差）、倍率差。

二、作圖題

1.求棱鏡反射后像的坐標(biāo)系方向

z

x

y

z

x

y

2、畫出虛線框內(nèi)應(yīng)放置何種棱鏡

y’

z’

x’

y

z

x

y’

z’

x’

y

z

x

3、畫出虛線框內(nèi)應(yīng)放置何種棱鏡

y

z

x

x’

y’

y

z

z’

x

x’

y’

4、求棱鏡反射后像的坐標(biāo)系方向

z’

y

z

屋脊棱鏡

y’

x’

z’

x

y

z

屋脊棱鏡

11、根據(jù)下列平面鏡棱鏡系統(tǒng)中的成像方向要求，畫出虛線框內(nèi)所需的反射棱鏡

類型。

x

o

y

o

1

z

x

z'

o

2

o'

x'

y'

費(fèi)馬原理：光線沿光程為平穩(wěn)值的路徑而傳播。

P

L(QP)??n(r)ds

Q

(l)

?平穩(wěn)值

平穩(wěn)值的三種基本的含義：

極小值-常見情況，常數(shù)-成像系統(tǒng)的物像關(guān)系

極大值-個(gè)別現(xiàn)象

由費(fèi)馬原理推導(dǎo)反射定律，折射定律

傍軸條件

與光軸成微小角度的傍軸光線，他們的入射角和折射角都很小，滿足近似條件：

tani?sini?i,tani

?

?sini

?

?i

?

伽里略望遠(yuǎn)鏡：物鏡焦距為正，目鏡焦距為負(fù)

Г>0，成正像

不須加倒像系統(tǒng)

體積較短

系統(tǒng)中不存在實(shí)像，不能安裝分劃板，無法進(jìn)行測量和瞄準(zhǔn)

常用于觀察

開卜勒望遠(yuǎn)鏡：物鏡和目鏡的焦距均為正

Г<0，成倒像

通常須加倒像系統(tǒng)

體積較長

系統(tǒng)中存在實(shí)像，可安裝分劃板，進(jìn)行測量和瞄準(zhǔn)

軍用光學(xué)儀器