考研-应用光学-北京理工大学

1. 什么叫做“理想光学系统”?共轴理想光学系统还具有那些性质？【2】

物象空间符合“点对应点，直线对应直线，平面对应平面“成像关系的光学系统称为“理想光学系统”。

性质: （1）位于光轴上的物点其像点一定位于光轴上。

（2）位于过光轴某一截面的物点，其像点也在该平面内。 （3）过光轴的任意截面的成像性质都相同。

（4）垂直于光轴的同一平面的物所成的像，其几何形状与

物完全相似。

（5）位于垂直于光轴的同一平面内共轭像面也垂直于光轴 （6）如果已知两对共轭面位置和放大率；或者一对共轭面的位置和放大率，以及轴上两对共轭点的位置，则其他一切像点都可以随之确定。

2. 什么叫做“目视光学仪器的视度调节？什么叫近视眼?什么叫远视眼？对于近视眼和远视眼应该分别如何调节？【2】

为了使目视光学仪器能够适应各种不同视力人的使用，可以改变目镜的前后位置，使仪器所成的像不在无限远处，而是位于目镜的前方或后方的一定距离上，以适应近视或远视的需要，这就是“目视光学仪器的视度调节”。

只能看到有限远物体的眼睛叫近视眼；近视距离在明视距离之外

的眼睛叫远视眼。近视眼戴负透镜，远视眼带正透镜。

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对于近视眼，目镜向前调节；对于远视眼，目镜应向后调节。

3. 什么时棱镜的展开？在应用棱镜展开时，为了使棱镜和共轴球面系统组合后仍能保持共轴球面系统的特性，棱镜的结构必须满足哪两个要求？【4】

把棱镜的主截面沿着它的反射面展开，取消棱镜d 反射，以平行玻璃板的折射代替零件折射的方法称作“棱镜的展开”。 要求：

(1) 棱镜展开后入射面和出射面平行

(2) 如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射面和

出射面垂直。

4. 什么叫“孔径光阑”？什么叫“视场光阑”？

“孔径光阑”：进入光学系统成像光束孔径的光阑。

“视场光阑”：成像范围的光阑。

5. 通过望远镜时人眼的主观光亮度与人眼直接观察时有什么区别?【3】

当观察发光点时，通过望远镜观察人眼的主观光亮度增加。 当观察发光面时，通过望远镜观察人眼的主观光亮度降低。

6. 什么叫做“子午面”？什么叫做“弧矢面”？

由主光线和光轴决定的平面称为子午面 过主光线而且与子午面垂直的平面称为弧矢面

7. 什么叫光亮度？什么叫光出射度？二者描述的发光特性有什么不同？

光亮度：发光面在给定方向上单位投影面积，单位立体角内的光通量。

光出射度：发光面单位面积上的光通量

不同点：光亮度表征了发光表面不同位置，不同方向上的发光

特性，而光出射度只表征了不同位置的发光特性，而与发光方向无关。

8. 照相物镜在没有渐晕的条件下，轴外点的光照度与轴上点

2

光照度存在何种关系？【2】

''4没有渐晕时，两者关系位E Eocos'0'Eo'表示轴上点光照度，E0'表示像方视场角。表示轴外点光照度，

9. 什么叫场镜？它的作用是什么？【4】

和像平面重合或者很靠近像平面的透镜称为“场镜”。 场镜作用：改变成像光束的位置，以减小后方光学零件的尺寸，而不改变系统的光学特性。

10. 试阐述望远镜的工作原理。

望远镜是将无限远处的物成像在无限远处的无焦系统。无限远的物经过物镜后成像在物镜的像方焦平面上，而且镜的焦平面与物镜的像方焦平面重合，从而出射平行光，满足目视光学仪器的需求。

11. 什么叫全反射现象？满足全反射现象的两个条件是什么？

【3】

光线由光密介质进入光疏介质时，当入射角大于临界角时，折

射光线不再存在，入射光线全部反射。这样的现象称为全反射。

条件：(1) 光线由光密介质进入光疏介质

(2) 入射角大于临界角

12. 符号等光程条件的二次反射曲面有哪些？说明它们分别对哪些点符合等光程。

(1)椭球面:对两个焦点符合等光程条件 (2)双曲面:对内焦点和外焦点符合等光程条件 (3)抛物面:对焦点和无限远轴上点符合等光程条件

13. 写出进轴光学的基本公式，进轴光学基本公式有什么实际意义？【2】

n'nn'n基本公式：'

llr实际意义：(1) 用它计算的像衡量实际光学系统的成像质量

3

(2) 用它近似地表示实际光学系统所成像的位置和

大小

14. 单个折射球面的主平面、焦点和节点分别位于什么地方？

【3】

n'rnr,f'单个折射球面的主平面在顶点处，焦点：f，n'nnn'节点在球心。

15. 焦距和像方焦距满足什么关系？

f'n' fn16. 什么叫节平面？节平面有什么性质？

角放大率等于1的一堆共轭面称为节平面；节平面的出射光线与入射光线平行。

17. 什么叫屋脊面？什么叫屋脊棱镜？屋脊棱镜有什么作用？

【2】

两个相互垂直的反射面叫屋脊面；带有屋脊面的棱镜叫屋脊棱

镜；屋脊棱镜不改变光轴的方向和平行于主界面的像的方向，只改变垂直于主截面方向上像的方向。

18. 什么叫物方远心光路？什么叫像方远心光路？它们分别有什么作用？【6】

孔径光阑位于物镜后焦面上，入瞳位于无穷远处。这样的光路称为“物方远心光路”。用于消除由物平面位置误差引起的测量误差。

孔径光阑位于物镜前焦面上，出瞳位于无穷远处。这样的光路

称为“像方远心光路”。用于消除相面和标识分划刻线不重合而造成的测量误差。

19. 造成光学系统中光能损失的原因有哪些？通常采用什么方法减少反射损失？【2】

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吸收损失，反射损失。镀增透膜。

20. 什么叫望远镜的有效放大率？【3】

当望远镜的视角分辨率与衍射分辨率相等时，此时的望远镜放大率称为有效放大率。

21. 什么是理想光学系统的分辨率？它等于什么？某照相物镜的相对孔径为1/4，该照相物镜的理想分辨率为多少？【3】

两个衍射像间所能分辨的最小间隔称为理想光学系统的分辨

0.61 'n'sinumax率。等于亮斑的半径：R

Ff'/D4则分辨率N11500375lp/mm 1.22FF22. 什么是光出射度？什么是光照度？什么叫全扩散表面，它的光亮度与什么有关？【2】

光出射度：发光表面单位面积发出的光通量 光照度：被照表面单位面积所接收的光通量。

全扩散表面：被照表面各个方向上的光亮度相同的表面，其光

E ，则光亮度与光照度E和反射系数有关。 亮度：L23. 孔径光阑的作用是什么？什么叫入瞳和出瞳？【3】

进入光线系统成像光束的孔径 入瞳:孔径光阑在系统物空间所成的像 出瞳：孔径光阑在系统像空间所成的像

24. 什么叫“临界照明”？什么叫“柯勒照明”？它们有什么区别【3】

把光通过聚光照明系统成像在照明物面上的叫“临界照明” 把光源的像成在后续物镜的入瞳面上，称为“柯勒照明” （定义里包含区别）

25. 什么叫“畸变”，它与什么因素有关？【2】

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整个物平面能成一清晰的像，但像的大小和理想像高不等，整

个像发生了变形，这就是畸变。畸变与视场有关。

26. 红光和紫光哪种波长长？对于同一个透镜，红光与紫光哪个的焦距长？【3】

红光波长长；红光焦距长，因为同一透镜对紫光的偏折更大。

27. 什么叫“人眼的视见函数”？在哪种波长下人眼视见函数等于1？【2】

人眼对不同波长辐射的敏感度差别定义人眼的视见函数V();

V(555)1。

28. 什么叫“景深”？景深与焦距和相对孔径有什么关系？

能在像平面上获得清晰像的物空间深度叫景深。公式为：

112Z'112Z'11(')() ''2'l1l2Dlf(D/f)flf 可见景深与焦距成反比关系，与相对孔径成反比关系。

29. 望远镜的垂轴放大率、角放大率和视放大率有什么关系？

【2】

1（为视放大率，为角放大率，为垂轴放大率）

30. 什么叫“人眼的视角分辨率”？它等于什么?【3】

人眼刚能分辨的两物点对人眼的张角称为人眼的视角分辨率。人眼对两物点的分辨率为=60''，对两直线的分辨率为=10''

31. 像方焦点与谁共轭？焦点与谁共轭？

无限远物点；无限远像点

32. 几何光学中为什么要规定符号规则？

(1)为了采用纯数学的方法描绘光学系统的结构，光线的空间位置以及光学系统物像关系的相对位置和大小。

(2)为了使公式普遍用于各种情况

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33. 什么叫显微镜的数值孔径？如果视放大率为50的显微镜的出瞳直径为2mm，问其物镜的数值孔径为多少？

NAnsinumax称为显微镜的数值孔径。

D'2*50由NA=知NA=0.2

50050034. 对于一灯丝面积为10mm*10mm的单面发光体，如果要达到2000lm的光通量，则其平均光亮度应为多少？

由LS知L200/(*104)6.37*106cd/m2

35. 当人眼由观察远距离目标转变为观察近距离目标时，人眼进行了什么调节？人眼光学系统的焦距发生了什么变化？

视度调节；焦距变短

36. 各类目视光学仪器必须满足的共同要求是什么?

(1) 扩大视角 (2) 平行光出射

37. 普通照相机镜头上标注的光圈数5.6、8、11等指什么？在曝光时间相同的条件下，以上三种光圈哪一种曝光量最大。

【2】

f'光圈数F=，表示相对孔径分别为D/f’=1:5.6、1:8、1:11;曝光

D14DfDf量H=E*t,其中EL(')2所以光照度E(')2。当t相同时，相对孔径D/f’越大，曝光量越大，故F=5.6的光圈曝光量最大。

38. 照相物镜的目视分辨率怎样表示？写出它的公式并说明照相物镜目视分辨率收什么制约？

N1500/F(lp/mm)Ff'/D 故照相物镜的视分辨率受到相对

孔径大小的。

39. 光线的概念有什么特点？

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(1)光线和几何线具有完全相同的性质 (2)光线具有方向

(3)光线垂直于波面

40. 共轴球面系统的像方主平面和像方焦点怎么确定？【2】

一条平行入射光线经过共轴球面系统，其出射光线与入射光线延长线的交点，过这个交点向光轴作一个垂直的平面，则该平面即为像方主平面；出射光线与光轴的焦点几位像方焦点。

41. 用作图法求光学系统的理想像时通常采用哪三条特殊光线？

(1)通过焦点的光线，共轭光线为平行于光轴的出射光线。 (2)通过物点平行于光轴入射的光线，其共轭光线经过像方焦点。 (3)通过节点的光线，其出射光线过像方节点，且平行于入射光线

物点位置坐标为物点到主平面的距离，像点位置坐标为像点到像方主平面的距离。

42. 显微镜为什么能够观察细小的物体？

显微镜将微小物体的尺寸放大，并成像在目镜的像方焦平面上，目镜又对该像进行视角放大，这样经过两级放大作用，我们就可以看到微小的物体了。

43. 单个平面镜成像有什么性质？

(1)单个平面镜能使整个空间理想成像，物点和像点对平面镜对称。

(2)物和像大小相等，但形状不同，物空间的右手坐标系在像空

间为左手坐标系。

(3)当像保持入射光线的方向不变时，而使平面镜绕与入射面垂

直的轴旋转角时出射管线转动2角。

44. 用屋脊面代替一个反射面，物空间坐标和像空间坐标之间有什么关系？【2】

光轴的方向和棱镜主截面内像的方向保持不变，在垂直于主截

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面的方向上的像将发生颠倒。

45. 什么叫轴外子午像差？

不同宽度子午场曲XT'和细光束子午场曲xt'之差(XT'xt'),代表了细光束和宽光束交点前后位置差，叫轴外子午球差。

46. 由两个薄透镜组组成的系统，如果两透镜组之间的距离为0，则总光焦度和两透镜的光焦度有什么关系？

总=12

47. 伽利略望远镜有什么优点和缺点？

优点：成正向，不用安装倒像系统

缺点：不能安装分划板，不适合军用，视放大率受到物镜的口

径影响，只有2-3倍。

48. 平行玻璃板有什么成像特性？

使像面发生移动，但不改变光学特性。

II0cos

49. 朗伯发光体（余弦辐射体），它符合什么定律？【2】 50. 什么是相对折射率，什么是绝对折射率？二者之间有何关系？

一种介质相对于另一种戒指的折射率叫相对折射率；一种介质

n12n2/n1表示介质2对介质1的相对于真空的折射率叫绝对折射率。

折射率。

51.人眼由那两类调节功能，各有什么含义？

(1)视度调节和瞳孔调节

(2)为了看清物体，眼睛自动改变焦距的这个过程，称为眼睛的视度调节。眼睛虹膜自动改变瞳孔大小，以调节进光量，称为人眼的瞳孔调节。

52. 轴上像点有哪两种像差？ 球差和轴向色差

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53. 投影系统一般分为那两大部分？它们的作用分别是什么？

(1)照明系统和投影系统

(2)照明系统的作用是把光源的光通量尽可能多的聚集到投影

物镜中去，并使投影物镜照明均匀。投影物镜的作用是把投影物体成像在屏幕上，并保证成像清晰，物像相似。

MTFMTF1MTF2

. 两个分系统构成的组合系统的MTF？ 不存在时，光束和像面有什么特点？

55. 什么是宽光束（轴外）子午场曲？除场曲外其他像差都

子午光线对的交点BT'离理想像平面的轴向距离XT'表示此光线只存在场曲时，整个光束交于一点，但交点与理想像点不重合，

对交点与理想像平面的偏离程度，称为“宽光束子午场曲”。

每个物点都得到一个清晰的像点，但整个像平面并不在一个平面上。

56. 某人远点距离在眼镜前方0.5m处，若他眼睛的最大调节范围为-10视度，问它的近点距离是多少？

SD11-，l远=-0.5m,则l近=-0.083m=-83mm l近l远57. 什么叫渐晕？

斜光束的宽度比轴上点光束宽度小，因此像平面边缘部分比像

D D平面中心暗，这种现象称为渐晕。轴上光束口径为D,视场角为的斜光束在子午截面内的光束宽度为D，则线渐晕系数为KD58. 一球形灯泡直径为10cm，各项均匀发光，若发光强度为157cd，问灯泡的平均光亮度为多少？

LI157220000cd/m 2dsn(0.1/2)59. 显微镜物镜的垂轴放大率大于还是小于0？其绝对值大于还是小于1?所要观察的物体位于哪个区域？

显微镜物镜的垂轴放大率0，其绝对值||>1。物体位于一倍

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焦距和两倍焦距之间。

60. 什么是出瞳距离?什么是眼点距离？

边缘视场出射光束的中心光线和光轴的交点称为眼点，眼点到系统最后一面的距离称为眼点距离；出射主光线与光轴的交点与系统最后一面的距离称为出瞳距离。

61. 在照相机，开普勒望远镜和普通显微镜三种光学系统中，视场光阑分别位于何处？

照相机视场光阑是相片底框，开普勒望远镜视场光阑在物镜像方焦平面处。普通显微镜视场光阑在物镜后方焦平面处。

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