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提高班几何光学练习题

提高班几何光学练习题
提高班几何光学练习题

E 几何光学

1、半径为R 的玻璃圆柱体,横截面积如图所示。圆心为

O ,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直。光线1的入射点A 为圆柱面的顶点,光线

2的入射点为B ,?=∠60AOB ,已知该玻璃对红光的折射率为3=n 。求两条光线经圆柱面和底面折射后的交点与O 点的距离d 。

2d=0.1mm 薄层界面垂直。O O ′表示薄层的中心面。各薄层的折射率kv n n k -=0,其中

4142.10=n ,0025.0=v 。今有一光线PO 以入射角?=300θ射向O 点,求此光

线在材料内能够到达的离OO ′最远的距离。

3、半球形玻璃透镜的半径为R ,置于空气中,它的曲面上涂有水银,成为反射面。有一点光源S 放在透镜主轴上距透镜平面为d 处,如图所示。如果此时由透镜平面反射所成的像恰好与曲面反射所成的像重合,求此玻璃的折射率。

4、有一薄平凸透镜,凸面曲率半径R=30cm 。已知在利用近轴光线成像时: (1)、若将此透镜的平面镀银,其作用等同于一个焦距是30cm 的凹面镜; (2)、若将此透镜的凹面镀银,其作用也等同于一个凹面镜;求在(2)情况下的等效凹面镜的焦距。

5、如图所示为一凹球面镜,球心为C ,内盛透明液体。已知C 至液面的高度CE

o ′

为40.0cm,主轴CO上有一物A,物离液面高度AE=30.0cm时,物体A的实像和物体处于同一高度。实验时光圈直径很小可以保证近轴光线成像。试求该透明液体的折射率。

6、有一种高脚酒杯,如图所示。杯内底面为一凸起的球面,球心在顶点O下方玻璃中的C点,球面的半径R=1.50cm,O到杯口平面的距离为8.0cm。在杯脚底中心处P点紧贴一张画片,P点距O点6.3cm。这种酒杯未斟酒时,若在杯口处向杯底方向观看,看不出画片上的景物,但如果斟了酒,再在杯口处向杯底方向观看,将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n1=1.56,酒的折射率n2=1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。

7、两个薄透镜L1和L2共轴放置,如图所示.已知L1的焦距f1=f , L2的焦距= -f,两透镜间距离也是f.小物体位于

f

物面P上,物距u1=3f.

(1)小物体经这两个透镜所成的像在L2

的__________边,到L2的距离为

_________,是__________像(虚或实)、

____________像(正或倒),放大率为

_________________。

(2)现在把两透镜位置调换,若还要给

定的原物体在原像处成像,两透镜作为整

体应沿光轴向____________边移动距离

_______________.这个新的像是____________像(虚或实)、______________像(正或倒)放大率为________________。

8、物与光屏相距L=80cm,其间放一薄凸透镜,透镜放在两个不同的位置,都可以在光屏上获得物体的像。已知这两个像长之比为1/9,求此透镜的焦距。

9、下图中,三棱镜的顶角α为60?,在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为

f=的两个完全相同的凸透镜L1和L2.若在L1的前焦面上距主光轴下方

30.0cm

14.3cm

y=处放一单色点光源S,

已知其像S'与S对该光学系统是

左右对称的.试求该三棱镜的折射

率.

10、如图所示,L为薄凸透镜,点光源S位于 L的主光轴上,它到L的距离为36cm;M为一与主光轴垂直的挡光圆板,其圆心在主光轴上,它到 L的距离为12cm;P为光屏,到L的距离为30cm。现看到P上有一与挡光板同样大小的圆形暗区ab。求透镜的焦距。

11、一平凸透镜焦距为f,其平面上镀了银,现在其凸面一侧距它2f处,垂

直于主轴放置一高为H的物,其下端在透镜的主轴上。

1.用作图法画出物经镀银透镜所成的像,并标明该像是虚、是实。

2. 用计算法求出此像的位置和大小。

14、在焦距为20.00cm的薄透镜的主轴上离透镜中心30.00cm处有一小发光点S,一个厚度可以忽略的光楔C(顶角α很小的三棱镜)放在发光点与透镜之间,垂直与主轴,与镜的距离为2.00cm,如图所示。设光楔的折射率n=1.5楔角α=0.028rad,在透镜另一侧离透镜中心46.25cm处放一平面镜M,其反射面向

着透镜并垂直于主轴。问最后形成的发光点的像相对发光点的位置在何处?(只讨论近轴光线,小角度近似适用。在分析计算过程中作出必要的光路图)

M

12、薄凸透镜放在空气中时,两侧焦点与透镜中心的距离相等。如果此薄透镜两侧的介质不同,其折射率分别为1n 和2n ,则透镜两侧各有一个焦点(设为1F 和2F ),但1F 、2F 和透镜中心的距离不相等,其值分别为1f 和2f 。现有一个薄凸透镜L ,已知此凸透镜对平行光束起会聚作用,在其左右两侧介质的折射率及焦点的位置如图所示。

1.试求出此时物距u ,像距v ,焦距1f 、2f 四者之间的关系式。

2.若有一傍轴光线射向透镜中心,已知它与透镜主轴的夹角为1θ,则与之相应的出射线与主轴的夹角2θ多大?

13、装在门上的门镜(又称“猫眼”)由一个凹透镜和一个凸透镜组成。有一种门镜的凹透镜焦距为 1.0cm,凸透镜焦距为 3.5cm,两透镜之间的距离为2.1cm.试根据这些数据说明,人在室外,看不清室内的景物,而在室内的人却能清楚地看见室外的人.

14、如图所示为一种反射式望远镜的示意图。已知凹面镜的焦距f 1=100cm ,平面镜与凹面镜的轴线成?45角,凹面镜的主轴与平面镜交于O 2,O 1O 2=0.95cm,目镜(凸透镜)的光心到凹面镜主轴的距离d=0.15m,

两镜的主轴相互垂直,目

室外

室内

(完整版)几何光学练习题

几何光学练习题 一.选择题 1.关于光的反射,下列说法中正确的是 ( C ) A .反射定律只适用于镜面反射 B .漫反射不遵循反射定律 C .如果甲能从平面镜中看到乙的眼睛,则乙也能同时通过镜面看到甲的眼睛 D .反射角是指反射光线与界面的夹角 2.光线由空气射入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,指出下列图光路图哪个是可能的( C ) 3.光线以某一入射角从空气射入折射率为3的玻璃中,折射光线恰好跟反射光线垂直,则入射角等于 A 450 B 300 C 600 D 150 4.光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ,若这两种介质的折射率不同,则 ( C ) A .一定能进入介质Ⅱ中传播 B .若进入介质Ⅱ中,传播方向一定改变 C .若进入介质Ⅱ中,传播速度一定改变 D .不一定能进入介质Ⅱ中传播 5.如图所示,竖直放置的平面镜M 前,放有一点光源S ,设S 在平 面镜中的像为S ′,则相对于站在地上的观察点来说(A C ) A .若S 以水平速度v 向M 移动,则S ′以-v 移动 B .若S 以水平速度v 向M 移动,则S ′以-2v 移动 C .若M 以水平速度v 向S 移动,则S ′以2v 移动 D .若M 以水平速度v 向S 移动,则S ′以v 移动 6.三种介质I 、II 、III 的折射率分别为n 1、n 2和n 3,且n 1>n 2>n 3,则 ( B ) A .光线由介质III 入射II 有可能发生全反射 B .光线由介质I 入射III 有可能发生全反射 C .光线由介质III 入射I 有可能发生全反射 D .光线由介质II 入射I 有可能发生全反射 A D M S

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题含答案

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题含答案 一、选择题 1.如果把光导纤维聚成束,使纤维在两端排列的相对位置一样,图像就可以从一端传到另一端,如图所示.在医学上,光导纤维可以制成内窥镜,用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部.内窥镜有两组光导纤维,一组用来把光输送到人体内部,另一组用来进行观察.光在光导纤维中的传输利用了( ) A .光的全反射 B .光的衍射 C .光的干涉 D .光的折射 2.半径为R 的玻璃半圆柱体,截面如图所示,圆心为O ,两束平行单色光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,∠AOB =60°,若玻璃对此单色光的折射率n =3,则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为( ) A .3R B .2R C . 2R D .R 3.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则( ) A .小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B .小球所发的光能从水面任何区域射出 C .小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D .小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 4.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是( ). A . B .

C.D. 5.两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中,发生了如图所示的折射现象(a>)。下列结论中正确的是() A.光束的频率比光束低 B.在水中的传播速度,光束比小 C.水对光束的折射率比水对光束的折射率小 D.若光束从水中射向空气,则光束的临界角比光束的临界角大 6.有一束波长为6×10-7m的单色光从空气射入某种透明介质,入射角为45°,折射角为30°,则 A.介质的折射率是 2 B.这束光在介质中传播的速度是1.5×108m/s C.这束光的频率是5×1014Hz D.这束光发生全反射的临界角是30° 7.如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是() A.在该玻璃体中,A光比B光的运动时间长 B.光电效应实验时,用A光比B光更容易发生 C.A光的频率比B光的频率高 D.用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大 8.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一

应用光学习题解答13年

一、填空题 1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是 。 2、发生全反射的条件是 。 3、 光学系统的三种放大率是 、 、 ,当物像空间的介质的折射率给定后,对于一对给定的共轭面,可提出 种放大率的要求。 4、 理想光学系统中,与像方焦点共轭的物点是 。 5、物镜和目镜焦距分别为mm f 2'=物和mm f 25'=目的显微镜,光学筒长△= 4mm ,则该显微镜的视放大率为 ,物镜的垂轴放大率为 ,目镜的视放大率为 。 6、 某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束,则该物点所成的是 (填“实”或“虚”)像。 7、人眼的调节包含 调节和 调节。 8、复杂光学系统中设置场镜的目的是 。 9、要使公共垂面内的光线方向改变60度,则双平面镜夹角应为 度。 10、近轴条件下,折射率为1.4的厚为14mm 的平行玻璃板,其等效空气层厚度为 mm 。

11、设计反射棱镜时,应使其展开后玻璃板的两个表面平行,目的 是。 12、有效地提高显微镜分辨率的途径是。 13、近轴情况下,在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度。 一、填空题 1、光路是可逆的 2、光从光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角I0,其中,sinI0=n2/n1。 3、垂轴放大率;角放大率;轴向放大率;一 4、轴上无穷远的物点 5、-20;-2; 10 6、实 7、视度瞳孔 8、在不影响系统光学特性的的情况下改变成像光束的位置,使后面系统的通光口径不致过大。 9、30 10、10 11、保持系统的共轴性 12、提高数值孔径和减小波长

13、小 二、简答题 1、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间? 答:光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心,该轴线称为光轴,这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间,像所在的空间称为像空间。 2、如何确定光学系统的视场光阑? 答:将系统中除孔径光阑以外的所有光阑对其前面所有的光学零件成像到物空间。这些像中,孔径对入瞳中心张角最小的一个像所对应的光阑即为光学系统的视场光阑。 3、共轴光学系统的像差和色差主要有哪些? 答:像差主要有:球差、慧差(子午慧差、弧矢慧差)、像散、场曲、畸变;色差主要有:轴向色差(位置色差)、倍率色差。 4、对目视光学仪器的共同要求是什么? 答:视放大率| | 应大于1; 通过仪器后出射光束应为平行光束,即成像在无限远,使人眼相当观察无限远物体,处于自然放松无调节状态。 5、什么叫理想光学系统? 答:在物像空间均为均匀透明介质的条件下,物像空间符合“点对应点、直线

高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案

高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案 一、选择题 1.如图所示,将一个折射率为n的透明长方体放在空气中,矩形ABCD是它的一个截 面,一单色细光束入射到P点,入射角为θ. 1 2 AP AD =,则( ) A.若要使光束进入长方体后能射至AD面上,角θ的最小值为arcsin 1 2 n B.若要使光束进入长方体后能射至AD面上,角θ的最小值为arcsin 5 n C.若要此光束在AD面上发生全反射,角θ的范围应满足arcsin 1 2 n<θ≤arcsin21 n- D.若要此光束在AD面上发生全反射,角θ的范围应满足arcsin 25 5 n<θ≤arcsin21 n- 2.下列现象中属于光的衍射现象的是 A.光在光导纤维中传播 B.马路积水油膜上呈现彩色图样 C.雨后天空彩虹的形成 D.泊松亮斑的形成 3.如图所示,将等腰直角棱镜截去棱角,使截面平行于底面,制成“道威棱镜”,可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入,已知折射角γ=30°,则 A.光在玻璃中的频率比空气中的频率大 B.玻璃的折射率 6 n= C2×108 m/s D.CD边不会有光线射出 4.半径为R的玻璃半圆柱体,截面如图所示,圆心为O,两束平行单色光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,∠AOB=60°,若玻璃对此单色光的折射率n3 经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为()

A . 3 R B . 2 R C . 2R D .R 5.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a 、b 、c 三束单色光。比较a 、b 、c 三束光,可知() A .当它们在真空中传播时,a 光的速度最大 B .当它们在玻璃中传播时,c 光的速度最大 C .若它们都从玻璃射向空气,c 光发生全反射的临界角最大 D .若它们都能使某种金属产生光电效应,c 光照射出的光电子最大初动能最大 6.如图所示,两束单色光a 、b 同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面,进入玻璃砖中后形成复合光束c 则下列说法中正确的是 A .a 光的能量较大 B .在玻璃中a 光的传播速度小于b 光的传播速度 C .在相同的条件下,a 光更容易发生衍射 D .a 光从玻璃到空气的全反射临界角小于b 光从玻璃到空气的全反射临界角 7.甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样,相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx 1和Δx 2,已知Δx 1>Δx 2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2,在同种均匀介质中传播的速度分别用v 1、v 2,光子能量分别用E 1、E 2、在同种介质中的折射率分别用n 1、n 2表示。则下列关系正确的是 A .λ1<λ2 B .v 1n 2 8.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是( ). A . B .

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编及答案

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编及答案 一、选择题 1.下列说法正确的是() A.麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 B.光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理 C.光的偏振现象说明光是纵波 D.微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的 2.如图所示,一束光由空气射入某种介质,该介质的折射率等于 A.sin50 sin55 ? ? B.sin55 sin50 ? ? C.sin40 sin35 ? ? D.sin35 sin40 ? ? 3.题图是一个1 4 圆柱体棱镜的截面图,图中E、F、G、H将半径OM分成5等份,虚线 EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折 射率n=5 3 ,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线 A.不能从圆孤射出B.只能从圆孤射出C.能从圆孤射出D.能从圆孤射出

4.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光,可知() A.当它们在真空中传播时,a光的速度最大 B.当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大 D.若它们都能使某种金属产生光电效应,c光照射出的光电子最大初动能最大 5.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则() A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球所发的光能从水面任何区域射出 C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 6.一细光束由a、b两种单色光混合而成,当它由真空射入水中时,经水面折射后的光路如图所示,则以下看法正确的是 A.a光在水中传播速度比b光小 B.b光的光子能量较大 C.当该两种单色光由水中射向空气时,a光发生全反射的临界角较大 D.用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距7.一束单色光由玻璃斜射向空气,下列说法正确的是 A.波长一定变长 B.频率一定变小 C.传播速度一定变小 D.一定发生全反射现象 8.如图所示,黄光和紫光以不同的角度,沿半径方向射向半圆形透明的圆心O,它们的出射光线沿OP方向,则下列说法中正确的是()

几何光学练习题.doc

几何光学练 一.选择题 1.关于光的反射,下列说法中正确的是( C ) A.反射定律只适用于镜面反射 B.漫反射不遵循反射定律 C.如果甲能从平面镜中看到乙的眼睛,则乙也能同时通过镜面看到甲的眼睛 D.反射角是指反射光线与界面的夹角 2.光线由空气射入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,指出下列图光路图哪个是可能的(C ) 3.光线以某一入射角从空气射入折射率为3的玻璃中,折射光线恰好跟反射光线 垂直,则入射角等于 A 450 B 300 C 600 D 150 4.光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ,若这两种介质的折射率不同,则 ( C ) A.一定能进入介质Ⅱ中传播 B.若进入介质Ⅱ中,传播方向一定改变C.若进入介质Ⅱ中,传播速度一定改变 D.不一定能进入介质Ⅱ中传播 5.如图所示,竖直放置的平面镜M前,放有一点光源S,设S在平 面镜中的像为S′,则相对于站在地上的观察点来说(A C ) A.若S以水平速度v向M移动,则S′以-v移动 B.若S以水平速度v向M移动,则S′以-2v移动 C.若M以水平速度v向S移动,则S′以2v移动 D.若M以水平速度v向S移动,则S′以v移动 6.三种介质I、II、III的折射率分别为n1、n2和n3,且n1>n2>n3,则( B ) A.光线由介质III入射II有可能发生全反射 B.光线由介质I入射III有可能发生全反射 C.光线由介质III入射I有可能发生全反射 D.光线由介质II入射I有可能发生全反射

OAOBOCOD M S Ⅰ Ⅲ 7.一条光线在三种介质的平行界面上反射或折射的情况如图所示,若光在 I、II、III三种介质中的速度分别为v1、v2和v3,则( C ) A.v1>v2>v3 B.v1<v2<v3 C.v1>v3>v2 D.v1<v3<v2 8.下图是四位同学画的光的色散示意图。哪幅是正确的?( B ) 9.在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线.现有A、 B、C、D四位同学分别做出如下图所示的四组插针结果. (1)从图上看,肯定把针插错了的同学是 B C (2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是 A 二.填空题 1.光由介质入射空气,当入射角为30°时折射光线与反射光线恰好相互垂直,则光在介质中的传播速度为______33C ___.. 2.一直角三棱镜顶角为∠A =30°,一束光垂直AB边入射,从AC边 又射入空气中,偏向角δ=30°,如图右图所示.则构成此棱镜 的物质的折射率为3 3.光在某种介质中的传播速度为1.5× 108 m/s,则光从此介质射向真空并发生全反 射的临界角是 300 4.水对红光的折射率为n1,对蓝光的折射率为n2.红光在水中传播距离为l的时间内,蓝光在水中传播的距离为 n1 l/ n2 C B

工程光学习题参考答案第一章几何光学基本定律

第一章 几何光学基本定律 1. 已知真空中的光速c =38 10?m/s ,求光在水(n=)、冕牌玻璃(n=)、火石玻璃(n=)、加拿大树胶(n=)、金刚石(n=)等介质中的光速。 解: 则当光在水中,n=时,v= m/s, 当光在冕牌玻璃中,n=时,v= m/s, 当光在火石玻璃中,n =时,v= m/s , 当光在加拿大树胶中,n=时,v= m/s , 当光在金刚石中,n=时,v= m/s 。 2. 一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像,若将屏拉远50mm ,则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解:在同种均匀介质空间中光线直线传播,如果选定经过节点的光线则方向不变,令屏到针孔的初始距离为x ,则可以根据三角形相似得出: ,所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 3. 一厚度为200mm 的平行平板玻璃(设n =),下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板 上盖一圆形的纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片,问纸片的最 小直径应为多少 1mm I 1=90? n 1 n 2 200mm L I 2 x

2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 4.光纤芯的折射率为1n ,包层的折射率为2n ,光纤所在介质的折射率为0n ,求光纤的数值孔径(即10sin I n ,其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角)。 解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有: (2) 由(1)式和(2)式联立得到n 0 . 5. 一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=的玻璃球上,求其会聚点的位置。如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处如果在凹面

几何光学基本原理习题及答案

第三章 几何光学基本原理 1.证明反射定律符合费马原理。 证明:费马原理是光沿着光程为最小值、最大值或恒定值的路径传播。 ?=B A nds 或恒值 max .min ,在介质n 与'n 的界面上,入射光A 遵守反射定律1 1i i ' =, 经O 点到达B 点,如果能证明从A 点到B 点的所有光程中AOB 是最小光程,则说明反射定律符合费马原理。 设C 点为介质分界面上除O 点以外的其他任意一点,连接ACB 并说明光程? ACB>光程 ?AOB 由于?ACB 与?AOB 在同一种介质里,所以比较两个光程的大小,实际上就是比较两个路程ACB 与AOB 的大小。 从B 点到分界面的垂线,垂足为o ',并延长O B '至 B ′ ,使B O B O '='',连接 B O ',根 据几何关系知B O OB '=,再结合 11i i ' =,又可证明∠180='B AO °, 说明B AO '三点在一直线上, B AO ' 与A C 和B C '组成ΔB AC ',其中B C AC B AO ' +?'。 又∵ CB B C AOB OB AO B O AO B AO ='=+='+=', ACB CB AC AOB =+?∴ 即符合反射定律的光程AOB 是从A 点到B 点的所有光程中的极小值,说明反射定律符 合费马原理。 2、根据费马原理可以导出在近轴光线条件下,从物点发出并会聚到像点的所有光线的光程都相等.由此导出薄透镜的物象公式。 证明:由QB A ~FBA 得:OF\AQ=BO\BQ=f\s 同理,得OA\BA=f ' \s ',BO\BA=f\s

由费马定理:NQA+NQ A '=NQ Q ' 结合以上各式得:(OA+OB)\BA=1得证 3.眼睛E 和物体PQ 之间有一块折射率为1.5的玻璃平板(见题3.3图),平板的厚度d 为30cm.求物PQ 的像 与物体PQ 之间的距离 为多少? 解:.由题意知光线经两次折射后发生的轴向位移为: cm n d p p 10)3 21(30)11(=- =- =',即像与物的距离为cm 10 题3.3图 4.玻璃棱镜的折射棱角A 为60度,对某一波长的光其折射率为1.6.计算(1)最小偏向角;(2)此时的入射角;(3)能使光线从A 角两侧透过棱镜的最小入射角. 解:由最小偏向角定义得 n=sin 2 A 0+θ/sin 2A ,得θ0=46゜16′ 由几何关系知,此时的入射角为:i= 2A 0+θ=53゜8′ 当在C 处正好发生全反射时:i 2’= sin -1 6 .11 =38゜41′,i 2=A- i 2’ =21゜19′ ∴i 1= sin -1(1.6sin 21゜19′)= 35゜34′ ∴imin =35゜34′ 5.图示一种恒偏向棱角镜,它相当于一个30度-60-90度棱镜与一个45度-45度度棱镜按图示方式组合在一起.白光沿i 方向入射,我们旋转这个棱镜来改变1θ,从而使任意一种波长 的光可以依次循着图示的路径传播,出射光线为r.求证:如果2sin 1n = θ则12θθ=,且光束 i 与 r 垂直(这就是恒偏向棱镜名字的由来). 解: i nsin sin 11=θ

应用光学习题

应用光学习题. 第一章 : 几何光学基本原理 ( 理论学时: 4 学时 ) ?讨论题:几何光学和物理光学有什么区别它们研究什么内容 ?思考题:汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面,而不做成平面 ?一束光由玻璃( n= )进入水( n= ),若以45 ° 角入射,试求折射角。 ?证明光线通过二表面平行的玻璃板时,出射光线与入射光线永远平行。 ?为了从坦克内部观察外界目标,需要在坦克壁上开一个孔。假定坦克壁厚为 200mm ,孔宽为 120mm ,在孔内部安装一块折射率为 n= 的玻璃,厚度与装甲厚度相同,问在允许观察者眼睛左右移动的条件下,能看到外界多大的角度范围 ?一个等边三角棱镜,若入射光线和出射光线对棱镜对称,出射光线对入射光线的偏转角为40 °,求该棱镜材料的折射率。 ?构成透镜的两表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜,同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用?共轴理想光学系统具有哪些成像性质 第二章 : 共轴球面系统的物像关系 ( 理论学时: 10 学时,实验学时: 2 学时 ) ?讨论题:对于一个共轴理想光学系统,如果物平面倾斜于光轴,问其像的几何形状是否与物相似为什么 ?思考题:符合规则有什么用处为什么应用光学要定义符合规则 ?有一放映机,使用一个凹面反光镜进行聚光照明,光源经过反光镜以后成像在投影物平面上。光源高为 10mm ,投影物高为 40mm ,要求光源像高等于物高,反光镜离投影物平面距离为 600mm ,求该反光镜的曲率半径等于多少 ?试用作图法求位于凹的反光镜前的物体所成的像。物体分别位于球心之外,球心和焦点之间,焦点和球面顶点之间三个不同的位置。 ?试用作图法对位于空气中的正透镜()分别对下列物距: 求像平面位置。

几何光学习题及答案

几何光学习题 1、关于小孔成像的下列说法中正确的是() A.像的形状与孔的形状有关. B.像的大小与孔的大小有关. C.像的形状与孔的形状无关. D.像的大小与孔的大小无关. 2、关于日食和月食,正确的说法是() A.位于月球本影中的人,能看到月全食. B.位于月球半影中的人,能看到日偏食. C.整个月球位于地球半影内,出现月偏食. D.月球位于地球本影内,出现月全食. 3、小孔照相机的屏与孔相距10cm,物体离开小孔的距离是200cm,则像高与物高的比是______. 4、太阳光照在浓密的树林里,地上常出现许多圆的光斑,这是由于______产生的. 5、房内h高度有一点光源S,并在该位置以初速为 水平抛出一个小球,它恰好落在竖直墙壁和地面的交点C(如图所示),则小球(A)在BC上的影子作什么运动,影子的速度多大?

6、有一个在地球赤道上方飞行的人造卫星,日落2h后赤道附近的人仍能在正上方看到它,试求它的最低高度(地球半径为6.38×106m). 7、织女星离地球的距离约等于2.6×1014km,我们仰望天空看见织女星所发出的光实际上是多少年前发出的? 8、光束在水中传播1m所需的时间内在空气中能传播多远(光在水中的传播速度为空气中的3/4)? 9、图是迈克耳孙用转动八面镜法测定光速的实验示意图,S 为发光点,T是望远镜,AB=l=35.5km,为了能在望远镜中看见发光点S,八面镜的旋转频率应等于多少(OB《AB》)?

10、已知太阳光射到地球的时间为8min20s,试估算太阳质量(万有引力恒量G=6.7×10-11N·m2/kg2). 参考答案 1、CD. 2、BD. 3、. 4、太阳通过间隙小孔在地上形成太阳的像. 5、匀速直线运动,速度大小为 .

工程光学复习题-几何光学部分I

1简答 (1)何为完善成像?轴上物点在近轴区内以细光束成的完善像称为什么? (2)什么是孔径光阑、入瞳和出瞳?三者是什么关系?画图表示生物显微镜的孔径光阑、入瞳和出瞳,并标出系统的物方孔径角和像方孔径角。 (3)什么是像差?共有哪几种像差?只与孔径相关的像差是什么?只与视场相关的像差是什么? 2.已知一台显微镜的物镜和目镜相距200mm,物镜焦距为7.0mm,目镜焦距为 5.0mm,若物镜和目镜都可看成是薄透镜,试计算: (1)如果物镜把被观察物体成像于目镜前焦点附近,那么被观察物体到物镜的距离是多少?物镜的垂轴放大率β是多少? (2)xx的视觉放大率是多少? 提示: (1)根据xx公式 (2)视觉放大率为物镜的垂轴放大率于目镜的视觉放大率之积 3一平行细光束入射到一半径r =30mm、折射率n=1.5的玻璃球上,①求其会聚点的位置和虚实;②若将一个半径相同但表面镀有反射膜的玻璃球紧挨放置时(如图1),则反射光束经玻璃折射后,会聚点又在何处?虚实如何? n=1.5r=30mm 图1 提示A2l2l2A 1 (A

2)l1 4已知组合物镜由两片薄透镜组成,其焦距为500mm,相对孔径为。它对无穷远物体成像时,第一片薄透镜到像平面的距离为400mm,第二片薄透镜到像平面的距离为300mm。 (1)求组合物镜的结构参数。 (2)若用该组合物镜和另一目镜构成开普勒望远镜,出瞳大小为2mm,求望远镜的视觉放大率。 (3)求目镜的焦距和放大率。 (4)如果物镜组中第一片薄透镜为孔径光阑,求出瞳距。 5如图所示,有一半径为r的折射球面,球心位于C处,物、像方折射率分别为n和n′,物点位于A处,经球面折射后成像于A′处。 (1)请根据符号规则标出物距、物方孔径角、入射角、折射角、像距、像方 xx角以及半径r; (2)假设物距和物方孔径角已知,请推导计算像距和像方孔径角的实际光路 计算公式。(必须有推导过程,只写出公式不得分) n n′··· A A’C 6两个薄透镜L1和L2的孔径均为4cm,L1的焦距为8㎝,L2的焦距为3㎝,L2在L1之 后5㎝,对于平行于光轴入射的光线,求系统的孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳。

几何光学.习题解

1.人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球面,其后是n=4/3的液体。 如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处,且直径为4mm,求瞳孔的实际位置和直径。 2.在夹锐角的双平面镜系统前,可看见自己的两个像。当增大夹角时,二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前2m处时,正好见到自己脸孔的两个像互相接触,设脸的宽度为156mm,求此时二平面镜的夹角为多少? 3、夹角为35度的双平面镜系统,当光线以多大的入射角入射于一平面镜时,其反射光线再经另一平面镜反射后,将沿原光路反向射出? 4、有一双平面镜系统,光线以与其中的一个镜面平行入射,经两次反射后,出射光线与另一镜面平行,问二平面镜的夹角为多少? 5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后480mm处。如此透镜凸面为镀铝的反射面,则使平行光束会聚于透镜前80mm处。求透镜的折射

率和凸面的曲率半径(计算时透镜的厚度忽略不计)。解题关键:反射后还要经过平面折射 6、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面,其像方折射率为4/3,求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。 7、一个折反射系统,以任何方向入射并充满透镜的平行光束,经系统后,其出射的光束仍为充满透镜的平行光束,并且当物面与透镜重合时,其像面也与之重合。试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。。 8、一块厚度为15mm的平凸透镜放在报纸上,当平面朝上时,报纸上文字的虚像在平面下10mm处。当凸面朝上时,像的放大率为β=3。求透镜的折射率和凸面的曲率半径。

9、有一望远镜,其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成,已知f1’=500mm, f2’=-400mm, d=300mm,求其焦距。若用此望远镜观察前方200m处的物体时,仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上,问该镜组应向什么方向移动多少距离,此时物镜的焦距为多少? 10、已知二薄光组组合,f’=1000,总长(第一光组到系统像方焦点的距离)L=700,总焦点位置lF’=400, 求组成该系统的二光组焦距及其间隔。

高考复习——《几何光学》典型例题复习汇总

十七、几何光学 在同一均匀介质中 沿直线传播 (影的形成、小孔成像等) 光的反射定律 光的反射 分类(镜面反射、漫反射) 光 平面镜成像特点(等大、对称) 光的折射定律(r i n sin sin ) 光从一种介质 光的折射 棱镜(出射光线向底面偏折) 进入另一种介质 色散(白光色散后七种单色光) 定义及条件(由光密介质进入光疏介质、 入射角大于临界角) 全反射 临界角(C =arcsin n 1) 全反射棱镜(光线可以改变900 、1800 ) 1、光的直线传播 ⑴光源:能够自行发光的物体叫光源。光源发光过程是其他形式能(如电能、化学能、原子核能等)转化为光能的过程。 ⑵光线:研究光的传播时,用来表示光的行进方向的直线称光线。实际上光线并不存在,而是对实际存在的一束很窄光束的几何抽象。 光束:是一束光,具有能量。有三种光束,即会聚光束,平行光束和发散光束。 ⑶光的直线传播定律:光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。 ⑷光的传播速度:光在真空中的传播速度c =3×108m /s ,光在介质中的速度小于光在真空中的速度。 一、知识网络 二、画龙点睛 概念

⑸影:光线被不透明的物体挡住,在不透明物体后面所形成的暗区称为影。影可分为本影和半影,在本影区内完全看不到光源发出的光,在半影区内只能看到部分光源发出的光。如果光源是点光源,则只能在不透明物体后面形成本影;若不是点光源,则在不透明物体后面同时形成本影和半影。 影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。 如图A 所示,在光屏AB 上,BC 部分所有光线都照射不到叫做本影,在AB 、CD 区域部分光线照射不到叫做半影。 A B 如图B 所示,地球表面上月球的本影区域可以看到日全食,在地球上月球的半影区域,可以看到日偏食。如图C 所示,如地球与月亮距离足够远,在A 区可看到日环食. C 例题:如图所示,在A 点有一个小球,紧靠小球的左方有一个点光源S 。现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去,打到竖直墙之前,小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是 A.匀速直线运动 B.自由落体运动 C.变加速直线运动 D.匀减速直线运动 解析:小球抛出后做平抛运动,时间t 后水平位移是vt ,竖直位移是h =2 1gt 2,根据相似形知识可以由比例求得t t v gl x ∝=2,因此影子在墙上的运动是匀速运动。 例题: 古希腊某地理学家通过长期观测,发现6月21日正午时刻, 在北半球A 城阳光与铅直方向成7.50 角下射.而在 A 城正南方,与A 城地面距离为L 的B 城 ,阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球的太阳光可视为平行光,如图所示.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R = . 解析:太阳光平行射向地球,在B 城阳光恰好沿铅直方向下射,所以,由题意可知过AB 两地的地球半径间的夹角是 7.50 ,即AB 圆弧所对应的圆心角就是7.50 。如图所示,A 、B

高考物理光学知识点之几何光学图文答案(5)

高考物理光学知识点之几何光学图文答案(5) 一、选择题 1.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样.现让a、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,光的传播路径与方向可能正确的是 () A.①③B.①④C.②④D.只有③ 2.先后用两种不同的单色光,在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验,在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同,其中间距较大 .....的那种单色光,比另一种单色光() A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大 C.在玻璃中传播时,玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大 3.如图所示,一束光由空气射入某种介质,该介质的折射率等于 A.sin50 sin55 ? ? B.sin55 sin50 ? ? C.sin40 sin35 ? ? D.sin35 sin40 ? ? 4.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。

比较a、b、c三束光,可知() A.当它们在真空中传播时,a光的速度最大 B.当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大 D.若它们都能使某种金属产生光电效应,c光照射出的光电子最大初动能最大 5.一束单色光从空气进入玻璃,下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A.只有频率发生变化 B.只有波长发生变化 C.只有波速发生变化 D.波速和波长都变化 6.如图所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则() A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球 B.小球所发的光能从水面任何区域射出 C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大 D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 7.如图所示,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图中能正确描述其光路的是() A. B. C. D. 8.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 9.频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后,其光路如图所示,下列说法正确的是()

几何光学第七章答案

7.1.一双200度的近视眼,其远点在什么位置?矫正时应佩戴何种眼镜?焦距多大?若镜片的折射率为1.5,第一面的半径是第二面半径的4倍,求眼镜片二个表面的半径。 显示答案 7.2.一个5倍伽利略望远镜,物镜的焦距为120mm,当具有1000 度深度近视眼的人和具有500度远视眼的人观察用它观察时,目镜分别应向何方向移动多少距离? 显示答案 7.4.有一16D的放大镜,人眼在其后50mm处观察,像位于眼前400mm处,问物面应在什么位置?若放大镜的直径为15mm,通过它能看到物面上多大的范围? 显示答案 7.5.有一显微镜系统,物镜的放大率,目镜的倍率为(设均为薄透镜) ,物镜的共轭距为195mm,求物镜和目镜的焦距、物体的位置、光学筒长、物镜与目镜的间隔、系统的等效焦距和总倍率。 显示答案 7.6.一个显微镜系统,物镜的焦距为15mm,目镜的焦距为25mm,设均为薄透镜,二者相距190mm,求显微镜的放大率、物体的位置以及系统的等效焦距和倍率。如果用来作显微摄影,底片位于离目镜500mm的位置,问整个显微镜系统应向何方向相对于物面移动多少距离?整个系统的横向放大率为多少? 显示答案 7.7.一显微镜物镜由相距20mm的二薄透镜组成,物镜的共轭距为195mm,放大率为-10×,且第一透镜承担总偏角的60%,求二透镜的焦距。 显示答案

7.8.有一望远镜,物镜的焦距为1000mm,相对孔径为1:10,入瞳与物镜重合,出瞳直径为4mm,求望远镜的倍率、目镜的焦距、望远镜的长度和出瞳的位置。 显示答案 7.9.有一7倍的望远镜,长度为160mm,求分别为开普勒望远镜和伽利略望远镜时,物镜和目镜的焦距。如果这两种望远镜的物镜焦距相同,问此时伽利略望远镜的长度可缩短多少? 显示答案 7.10.有一双胶合的双筒棱镜望远镜物镜,其焦距mm,最后一面到像方焦点的距离为145mm,在其后加入普罗型转像棱镜组后,相当于加入二块度各为48mm的平行平板,棱镜折射率为1.5,求此时像方主面和像方焦点离该物镜最后一面的距离。若在此物镜前加上一个2倍的伽利略望远镜,问整个系统的焦距是多少?像方基点的位置有无变化? 显示答案 7.11.一望远镜系统,为转折光轴,在其物镜之后采用一块一次反射直角棱镜,其出射面离物镜焦平面上分划板20mm,折射率为1.5,物镜的焦距240mm,通光直径50mm,视场角,计算棱镜的有关尺寸。 显示答案 7.12.有一玻璃圆棒,一端磨成5屈光度的球面,另一端磨成20屈光度的球面,长度为375mm,折射率为1.5,试问这是一个什么系统?主点在何处? 显示答案 7.13.有一利用双透镜组转像的望远镜系统,其物镜的焦距,目镜的焦距,二转像透镜的焦距分别为,间距为250mm,系统的物方视场角

2020年高考物理二轮专项训练卷 专题25 物理光学与几何光学(含解析)

专题25、物理光学与几何光学 1.(多选)如图所示,实线为空气和水的分界面,一束蓝光从空气中的A点沿AO1方向(O1点在分界面上,图中O1点和入射光线都未画出)射向水中,折射后通过水中的B点。图中O点为A、B连线与分界面的交点。下列说法正确的是________。 A.O1点在O点的右侧 B.蓝光从空气中射入水中时,速度变小 C.若沿AO1方向射向水中的是一束紫光,则折射光线有可能通过B点正下方的C点 D.若沿AO1方向射向水中的是一束红光,则折射光线有可能通过B点正上方的D点 E.若蓝光沿AO方向射向水中,则折射光线有可能通过B点正上方的D点 【答案】:BCD 【解析】:据折射定律,知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角,则画出光路图如图所示,知O1点应在O点的左侧,故A错。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时,速度变小,故B对。紫光的折射率大于蓝光,所以折射角要小于蓝光的,则可能通过B点下方的C点,故C对。若是红光,折射率小于蓝光,折射角大于蓝光的,则可能通过B点上方的D点,故D对。若蓝光沿AO方向射入,据折射定律,知折射光线不能通过B点正上方的D点,故E错。 2.(2018·湖南省衡阳八中质检)如图所示,内径为R、外径为2R的环状玻璃砖的圆心为O,折射率为n=2,一束平行于对称轴O′O的光线由A点进入玻璃砖,到达B点(未标出)刚好发生全反射.求:

①玻璃砖的临界角; ②A 点处光线的入射角和折射角. 【答案】 (2)①45° ②45° 30° 【解析】(2)①根据临界角公式有sin C =1 n , 解得临界角C =45°; ②由题意可知,光线沿AB 方向射到内球面的B 点时刚好发生全反射,在B 点的入射角等于临界角C ,在△ OAB 中,OA =2R ,OB =R ,光路图如图所示: 设A 点处光线的入射角为i ,折射角为r . 由正弦定理得sin (180°-C )2R =sin r R , 得sin r =1 2 , 则r =30°,在A 点,由折射定律得n =sin i sin r , 解得i =45°. 3.(2019·湖北省荆门市第一次模拟)如图所示,MN 为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为R 、折射率为3的透明半球体,O 为球心,轴线OA 垂直于光屏,O 至光屏的距离OA =332R .一细束单色光垂直射向半球体 的平面,在平面的入射点为B ,OB =1 2 R ,求: ①光线从透明半球体射出时,出射光线偏离原方向的角度;

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题含答案(5)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题含答案(5) 一、选择题 1.如图所示,把由同种玻璃制成的厚度为d 的立方体A 和半径为d 的半球体B 分别放在报纸上,且让半球的凸面向上.从正上方(对B 来说是最高点)竖直向下分别观察A 、B 中心处报纸上的文字,下面的观察记录正确的是 ①看到A 中的字比B 中的字高 ②看到B 中的字比A 中的字高 ③看到A 、B 中的字一样高 ④看到B 中的字和没有放玻璃半球时一样高 A .①④ B .只有① C .只有② D .③④ 2.某单色光在真空中传播速度为c ,波长为λ0,在水中的传播速度为v ,波长为λ,水对这种单色光的折射率为n ,当这束单色光从空气斜射入水中时,入射角为i ,折射角为r ,下列正确的是( ) A .v= n c ,λ=n c 0λ B .λ0=λn,v=sini csinr C .v=cn ,λ= c v 0λ D .λ0=λ/n,v=sinr csini 3.题图是一个 1 4 圆柱体棱镜的截面图,图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份,虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ,ON 边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n = 5 3 ,若平行光束垂直入射并覆盖OM ,则光线 A .不能从圆孤射出 B .只能从圆孤射出

C.能从圆孤射出D.能从圆孤射出 4.如图所示,一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光,可知() A.当它们在真空中传播时,a光的速度最大 B.当它们在玻璃中传播时,c光的速度最大 C.若它们都从玻璃射向空气,c光发生全反射的临界角最大 D.若它们都能使某种金属产生光电效应,c光照射出的光电子最大初动能最大 5.一束单色光从空气进入玻璃,下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A.只有频率发生变化 B.只有波长发生变化 C.只有波速发生变化 D.波速和波长都变化 6.公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( ) A.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小 B.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小 C.红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大 D.红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大 7.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是(). A.B. C.D. 8.如图所示,黄光和紫光以不同的角度,沿半径方向射向半圆形透明的圆心O,它们的出射光线沿OP方向,则下列说法中正确的是()

应用光学试题及答案

中 国 海 洋 大 学 命 题 专 用 纸 (首页) 2005-2006学年第 二 学期 试题名称: 应用光学 A 课程号: 共 2 页 第 1 页 专业年级__物理学2003_____ 学号___________ 姓名____________ 考试日期(考生填写)_______年____月__日 分数_________ 一.简答题(15分)(写在答卷纸上) 1.(5分)物理光学研究什么内容?几何光学研究什么内容? 2.(5分)什么是场镜?场镜的作用是什么(要求写出两种作用)? 3.(5分)写出轴外点的五种单色像差的名称。 二.作图题(15分)(画在试卷上) 4.(5分)已知焦点F 和F ’和节点J 和J ’(见图2),求物方主点H 和像方主点H ’ 。 5.(10分)应用达夫棱镜的周视瞄准仪示意图(见图1),分别标出A 、B 、C 、D 点光的坐标方向。 J F ’ F J ’ 图2 z y x A B C D 图1

授课教师 李颖命题教师或命题负责人 签字李颖 院系负责人 签字 年月日 注:请命题人标明每道考题的考分值。 中国海洋大学命题专用纸(附页) 2005-2006学年第二学期试题名称: 应用光学课程号:共 2 页第 2 页

三.计算题(70分) 6.(10分)某被照明目标,其反射率为ρ=,在该目标前15m距离处有一200W的照明灯,各向均匀发光,光视效能(发光效率)为30lm/W,被照明面法线方向与照明方向的夹角为0度。 求:(1)该照明灯的总光通量;(2)被照明目标处的光照度;(3)该目标视为全扩散表面时的光亮度。 7.(10分)显微镜目镜视角放大率为Γe=10,物镜垂轴放大率为β=-2,NA=,物镜共轭距为180mm,物镜框为孔径光阑,求:(1)显微镜总放大率,总焦距。(2)求出瞳的位置和大小。8.(15分)一个空间探测系统(可视为薄透镜),其相对孔径为1:,要求将10km处直径为2m的物体成像在1/2英寸的探测器靶面上,物体所成像在探测器靶面上为内接圆,问此系统的焦距应该为多少?口径为多少?所对应的最大物方视场角是多少?(一英寸等于毫米,探测器靶面长与宽之比为4:3) 9.(10分)有一个薄透镜组,焦距为100mm,通过口径为20mm,利用它使无限远物体成像,像的直径为10mm,在距离透镜组50mm处加入一个五角棱镜(棱镜的玻璃折射率为,透镜展开长度为L=,D为棱镜第一面上的通光口径),求棱镜的入射面和出射面的口径,通过棱镜后的像面位置。 10.(15分,A、B任选) A.有一个焦距为50mm的放大镜,直径D=40mm,人眼(指瞳孔)离放大镜20mm来观看位于物方焦平面上的物体,瞳孔直径为4mm。求系统的孔径光阑,入瞳和出瞳的位置和大小,并求系统无渐晕时的线视场范围。 B.有一开普勒望远镜,视放大率Γ=8,物方视场角2ω=8?,出瞳直径为6mm,物镜和目镜之间的距离为180mm,假定孔径光阑与物镜框重合,系统无渐晕,求(1)物镜焦距,目镜焦距;(2)物镜口径和目镜口径;(3)出瞳距离。 11.(10分,要求用矩阵法求解)有一个正薄透镜焦距为8cm,位于另一个焦距为-12cm的负薄透镜左边6cm处,假如物高3cm,位于正透镜左边的24cm处,求像的位置和大小。 四.附加题(10分) 12.谈谈你对《应用光学》课程教学和课程建设的设想和建议。

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