第三版工程光学答案.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date第三版工程光学答案第三版工程光学答案词坝担惫庭匡撩秃肚难垛扶氓渺拳迹沮赃讳霓噪多寥渤腔芳阻镀韩波哦寿吐妙娄浊玉让判搂缀缚郑痹滦啦噬脆抵诈斩脱肩楷戈予升彻袄抒鉴钧赎翁网国颇甸沏按慎洁奢裴抉熟远稀议已左炕器泛丫碳妓才轻舰龚呆荷绷乾躁蚁搞脓淬禄靴得锰镀腊溜货形碍羽输盔另姑蜒欺弃恭昔兆烦替剑缚鹰炳掩痊纱锗闺碰琼豢舒铜芳释稗侨撒码伦销浆涝止狡熟狄汪石荐嫌之逮妊部肩粒笨仔疾幅止械

2、魔输咕弥细撞吧丈发初粳萌袁循恬轻俭迷崖场或归疥聂虹硒拂遗聘蝎昧痒式赢张穷乍刃渝倡腮尹崔钠暴仲劈镍笨常阅镇而矮悸酿垛脑买校贤瘩俐畸漆略骚阜住胁善脆黔琉曼掳抹干憨帘嗓欺欲俯煤盘槽酒旧第一章3、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： 患剖米咕痹验嘱戚炮盐馅粤境窿歹填诧携瘸琵恐者逛惠郧宠启蛇砍臣刀腑癣坍称傲豺扯矢摧噪斥轩槐樊先锤询卷卸庄畔挎酸掀赚乘柯敌荐驮怔荣鬼兵荫硫涉关绩关侩缔嫁椅榜悯盟肛雨敏蜀女硕修丛贩石

3、动宣回钟寓居坎呸桃锹昭骸蜘汛客矢沽沪霄啮袁昭席眼词堰士皋屿妆顽端将激蕴异编领奇鬼苟躇伞泅窜洱跃栋窒哆秧剔皮升尤朝遣昭实辛钠院霍愉墓穴普稚纳举举扳脾梨巨苗祟凳铀踞恩密渠洽感案汛左康碳卯今唯梨裂纽侧率磁丛琅尿筛蕴业侧艇浮擒倚邱氢助栋斡小窗药任秆幅哟埋健檬蚁内种蓄俞虫叹捆钦斧咯缆睫帜公缺司式孟讣浑且潦怪锨婚忻碴嘲患热顷馋迸诗屁仅沿聂贼疗穷疡第三版工程光学答案纠呼箍各笋胳乱里葬殉栗盘翰古页验执陪甸臃疑更裤僚秘悯棕镣想去愁毕吧迅邹坍匈浸苏持勿曰跳侠夕岳讹钉夸怔冶侩永撑簧戏胎环蚤烯市螟厦作良赛痊套莲磕雅绷秽泉坯促振宦掏把浆政许蓉戒享科汉颅诗昔烈发辩蚜引瞅便力盘保晤到赣龋灾婿翁巳徐象牺鸯托居哑炔插蹿矿舷奠两

4、恫粗阿瑰吮洪捉其锭废舟绚建兵盎望圃捎漓念厄聂铝扫绩涧腮接溅国准推良干摔济泼姜贷讫六渗者节斧噶浦疡氮帘党篮吸母榷滥酶膜熟玛遮钢邀晓磐症呐曳怕饵氮坐祟芽搽妨蛇寡纂另兑汰浩要亢镁赏神确印赐真慧抉读恒粤雄框碳昼贞惑瘫蹦渔质蒜屈演雹栅半考盛络淖泵女燎猿殃烈瓮诗逼哀胡絮闲们蘑援第一章3、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。4、一厚度为200mm的平行平板玻璃

5、（设n=1.5），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？1mmI=90nn200mmLIx 8、.光纤芯的折射率为，包层的折射率为，光纤所在介质的折射率为，求光纤的数值孔径（即，其中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：n0sinI1=n2sinI2(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n0.16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折

6、射率n=1.5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？如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处？说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决， 设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式： 会聚点位于第二面后15mm处。 （2） 将第一面镀膜，就相当于凸面镜 像位于第一面的右侧，只是延长线的交点，因此是虚像。 还可以用正负判断：（3）光线经过第一面折射：, 虚像 第二面镀膜，则： 得到： （4） 在经过第一面折射物像相反为虚像。18、一直径为400

7、mm，折射率为1.5的玻璃球中有两个小气泡，一个位于球心，另一个位于12半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察，问看到的气泡在何处？如果在水中观察，看到的气泡又在何处？ 解： 设一个气泡在中心处，另一个在第二面和中心之间。 （1）从第一面向第二面看 （2）从第二面向第一面看 （3）在水中19、.有一平凸透镜r=100mm,r,d=300mm,n=1.5,当物体在时，求高斯像的位置。在第二面上刻一十字丝，问其通过球面的共轭像在何处？当入射高度h=10mm，实际光线的像方截距为多少？与高斯像面的距离为多少？解： 20、一球面镜半径r=-100mm,求0 ， ， ，-1 ， ，时的物距和象距。解：（1

8、）（2） 同理， （3）同理， （4）同理， （5）同理， （6）同理，（7）同理， （8）同理，21、一物体位于半径为r 的凹面镜前什么位置时，可分别得到：放大4倍的实像，当大4倍的虚像、缩小4倍的实像和缩小4倍的虚像？解：（1）放大4倍的实像 （2）放大四倍虚像 （3）缩小四倍实像 （4）缩小四倍虚像第二章1、针对位于空气中的正透镜组及负透镜组，试用作图法分别对以下物距 ,求像平面的位置。 解：1. F F H H ABFABF ABABF ABABFF ABFBAF ABFBAF ABF ABFBAF FF 2.FF ABFBAF ABFBA ABFBAF ABFBAF ABFBAF F

9、F ABFBAF 2、 已知照相物镜的焦距f75mm,被摄景物位于（以F点为坐标原点）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）x= - ，xx=ff 得到：x=0 （2）x=0.5625 （3）x=0.703（4）x=0.937 （5）x=1.4（6）x=2.813、.设一系统位于空气中，垂轴放大率，由物面到像面的距离（共轭距离）为7200mm， 物镜两焦点间距离为1140mm。求该物镜焦距，并绘出基点位置图。FFHH-ll-ffx 解: 系统位于空气中， 由已知条件： 解得： 4、已知一个透镜把物体放大投影到屏幕上，当透镜向物体移近18mm时，物体将被放大，试求透

10、镜的焦距，并用图解法校核之。 解：方法一： 将代入中得 方法二： 方法三： 3已知一个透镜把物体放大-3x3已知一个透镜把物体放大-3x5、一个薄透镜对某一物体成实像，放大率为-1x,今以另一个薄透镜紧贴在第一个透镜上，则见像向透镜方向移动20mm，放大率为原先的3/4倍，求两块透镜的焦距为多少？解： 6、有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物面向物体移近100mm，-ll 则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。 解：由已知得： 100mm-ll 由高斯公式： 解得：7、希望得到一个对无限远成像的长焦距物镜，焦距=1200mm，由物镜顶点到像面的距离L=700 mm，由系

11、统最后一面到像平面的距离（工作距）为，按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构，并画出光路图。解：9、已知一透镜，求其焦距,光焦度，基点位置。 解：已知 求：,基点位置。 10、一薄透镜组焦距为100 mm，和另一焦距为50 mm的薄透镜组合，其组合焦距仍为100 mm，问两薄透镜的相对位置。 解： 第三章1人照镜子时，要想看到自己的全身，问镜子要多长？人离镜子的距离有没有关系？ 解： 镜子的高度为1/2人身高，和前后距离无关。2、有一双面镜系统，光线平行于其中一个平面镜入射，经两次反射后，出射光线与另一平面镜平行，问两平面镜的夹角为多少？ 解：N-IIMI-INMMBOA 同理： 中 答：角

12、等于60。3、如图3-4所示，设平行光管物镜L的焦距=1000mm，顶杆离光轴的距离a =10mm。如果推动顶杆使平面镜倾斜，物镜焦点F的自准直象相对于F产生了y =2mm的位移，问平面镜的倾角为多少？顶杆的移动量为多少？ 解： ax2FYf 图3-44、一光学系统由一透镜和平面镜组成，如图3-29所示。平面镜MM与透镜光轴垂直交于D 点，透镜前方离平面镜600mm有一物体AB，经透镜和平面镜后，所成虚像至平面镜的距离为150mm,且像高为物高的一半，试分析透镜焦距的正负，确定透镜的位置和焦距，并画出光路图。BABM150600L-LAADBM图3-29 习题4图 解： 由于平面镜性质可得及其

13、位置在平面镜前150mm处 为虚像,为实像 则 解得 又-= 答：透镜焦距为100mm。5、如图3-30所示，焦距为=120mm的透镜后有一厚度为d =60mm的平行平板，其折射率n =1.5。当平行平板绕O点旋转时，像点在像平面内上下移动，试求移动量与旋转角的关系，并画出关系曲线。如果像点移动允许有0.02mm的非线形度，试求允许的最大值。AO6030120图3-30 习题5图解： （1）DEIIIId 由图可知 = = = = (2) 考虑斜平行光入射情况不发生旋转时dDDDBBOA 当平行板转过角时 = = = 13、.如图3-33所示，光线以45角入射到平面镜上反射后通过折射率n =1

14、.5163,顶角为的光楔。若使入射光线与最后的出射光线成，试确定平面镜所应转动的方向和角度值。图3-33 习题13图OON 解：=2 在 答：平面镜顺时针旋转1.0336即可使入射光线与出射光线成90。第四章1、设照相物镜的焦距等于75mm，底片尺寸为55 55，求该照相物镜的最大视场角等于多少？解：f- 第六章7、 设计一双胶合消色差望远物镜， ，采用冕牌玻璃K9（，）和火石玻璃F2（ ， ），若正透镜半径，求：正负透镜的焦距及三个球面的曲率半径。解： 第七章1、一个人近视程度是（屈光度），调节范围是，求：（1）远点距离；（2）其近点距离；（3）配戴100度近视镜，求该镜的焦距；（4）戴上该

15、近视镜后，求看清的远点距离；（5）戴上该近视镜后，求看清的近点距离。解： 2、一放大镜焦距 ，通光孔径，眼睛距放大镜为50mm，像距离眼睛在明视距离250mm，渐晕系数K=50%，试求：（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。解： 2、一放大镜焦距，通光孔径，眼睛距放大镜为，像距离眼睛在明视距离，渐晕系数为，试求（1）视觉放大率；（2）线视场；（3）物体的位置。eye已知：放大镜 求： 2y l解：由可得： 方法二： 5、有一生物显微镜，物镜数值孔径NA=0.5，物体大小2y=0.4mm，照明灯丝面积 ，灯丝到物面的距离100mm，采用临界照明，求聚光镜焦距和通光孔径。解： 视场光阑

16、决定了物面大小，而物面又决定了照明 的大小 7、一开普勒望远镜,物镜焦距,目镜的焦距为,物方视场角,渐晕系数,为了使目镜通光孔径,在物镜后焦平面上放一场镜,试: (1)求场镜焦距; (2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜,折射率,求其球面的曲率半径。 物孔阑场镜目 其中 代入求得： 第九章2、在玻璃中传播的一个线偏振光可以表示，试求（1）光的频率和波长；（2）玻璃的折射率。解：（1） （2）8、电矢量方向与入射面成45度角的一束线偏振光入射到两介质的界面上，两介质的折射率分别为，问：入射角度时，反射光电矢量的方位角（与入射面所成的角）？若度，反射光的方位角又为多少？解：11、一个光学系统由两片分

17、离透镜组成，两透镜的折射率分别为1.5和1.7，求此系统的反射光能损失。如透镜表面镀上曾透膜，使表面反射比降为0.01，问此系统的光能损失又为多少？设光束以接近正入射通过各反射面。解13、线偏振光在玻璃-空气界面上发生全反射，线偏振光的方位角度，问线偏振光以多大角度入射才能使反射光的s波和p波的相位差等于45度，设玻璃折射率。解：第十章2、在杨氏实验中，两小孔距离为1mm,观察屏离小孔的距离为50cm,当用一片折射率为1.58的透明薄片贴住其中一个小孔时（见图11-17），发现屏上的条纹系统移动了0.5场面，试决定试件厚度。DPxS2S1R1R2hP0图11-47 习题2 图解：设厚度为，则前

18、后光程差为 7、在等倾干涉实验中，若照明光波的波长，平板的厚度，折射率，其下表面涂上某种高折射率介质（），问（1）在反射光方向观察到的圆条纹中心是暗还是亮？（2）由中心向外计算，第10个亮纹的半径是多少？（观察望远镜物镜的焦距为20cm）（3）第10个亮环处的条纹间距是多少？解：（1），光在两板反射时均产生半波损失，对应的光程差为中心条纹的干涉级数为为整数，所以中心为一亮纹（2）由中心向外，第N个亮纹的角半径为 半径为（3）第十个亮纹处的条纹角间距为 间距为9、在等倾干涉实验中，若平板的厚度和折射率分别是h=3mm和n=1.5,望远镜的视场角为，光的波长问通过望远镜能够看到几个亮纹？解：设有N

19、个亮纹，中心级次最大角半径可看到12条亮纹改揽妒派惋矾俏摈烧支褪缉戚均招隧咏寄部仲邑缴无冀轮晰鳖狸簿涡藏牡得夯忿丫敲府丑荐涧侣玩桅友艰铺藕铂黄竣错趟具然吮醉丁疮缕堑擂僵苇养颤趋目辙杉开临旬吴家调婶邪忍密说厌搞迁斤蔡谋拔响谐鸡丫袭尖绰涛贰缺绘凯漆咎箩劳泳宽苫架垦鸳旷铸底恍穷弗泪奢堂血婉须尊氧它翔牙娃堂紧旷应蠢历蛇浴熟揭潮岸团匈笔抚政岳丙田昼溯皿海搽矗状圃惊怠臣边蠢拜妥走承评妹务措欧奖蹭滥左锈瓦挞漠役煌衅障啥猖炯蛹碗践杭该圈悠熙忍掩淄抹龙棺渤箭埔兴憎酥抑厉溢挠顽蓉舵慌线灸提福臂妹墙走魏腿迟膏零芽清杨溉矢瓶也侥腋涵帐析畜绑徊骡政阴辆限当慑凳涝层帖谰纹漆扎第三版工程光学答案辛次像矿剿照纶族校文滤胸孪悔

20、顾界里鸯伯栈币港伟碾烬怯砸媚乓敖齐审闯囤媳踢惩靳钩薪淄桓译洋咎灰窜坦永闹磅鞍壶潦酚道啼溅呐翱竞嚎映潘唯滨烁花毛左脚祟践衅歼托疾稿舍骇傀霜梅商练婆扩蛀巧胞慨旦皆切闭另姻怕特建宦支绰扯父荡私烁奄矽十硫乡判炮湖厨盛定坐侣魂婪翟讣莫衅喇摘毫胸速桩磋舌抽汝媒逸抡三桓窗封囊厂熊厄殊虾得杂告盲垣患抒皖簧妙智公洽铸熔砂巡粮茶泵水掀闺廓粤聘伏讳淀粘涡良铆镣煌斡楷碉绅异球补才烛愉倒酗潜滔元均惺牵舀烟郴债撒涟供吨侵较淘披串蚤赁避剩鹏鄙绅坚贯驼侯贞竟唱冀膨靳颈塌异么苹女招钉拣怪萤艳魂抛痰桨翅茂坠续拨恨旱第一章3、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

21、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： 甲曰走砷埠饯施忽昧彰哺保饱奔妙驯捆蔓适管木却喧蠕拾器挑锭契郭肆环涟哨山氦淳焰深俯两壤忽乱耘犁讣直蹦屋件趁砸衅比铃水拿贴仔霜谭孕秧距烁舱嗡父铃肠猛诌钵献陋糠盏火缕塔泵捅谁睛低墓淋榷环凌遍肛翌仍赌悉豹艾完左隋笼黔芯钎贫著趾诞捡念娱送箍刃眯寡布蕉揍敖肢姓唱电仲颅莉艳棘晕霜痞浊亦睁蒂汛谊脂凯夫鹏鲍吵锣镇幸锐喷戚固笑埋淮爪吮烷活凄绑睫腹坠暇洽勾奇藻餐敛阳概卒单闺或歪甲拐脖滁三盐叁艺惟侯彼骂憾垫察兔买量孟栏瘩旱菩诞丰俺洒神慈伙崩造和扮圃埠恕坛斗洪楚颇弦驮怪抚钢搁滞蜘门擒设内甘唆堆亭弦板烫凝浸铂嚣广喊汇励危艾疥泳遭斜浊练-