工程光学习题课2009下
工程光学课后答案完整版_机械工业出版社_第二版_郁道银
第一章习题1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1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 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
工程光学,郁道银,第二章 习题及答案
第二章习题及答案1、已知照相物镜的焦距f’＝75mm,被摄景物位于（以F 点为坐标原点）x=-∞、-10m、-8m、-6m、-4m、-2m 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）xx′=ff′，x= -∝得到：x′=0（2）x= -10 ，x′=0.5625（3）x= -8 ，x′=0.703（4）x= -6 ，x′=0.937（5）x= -4 ，x′=1.4（6）x= -2 ，x′=2.812、已知一个透镜把物体放大-3x 投影在屏幕上，当透镜向物体移近18mm 时，物体将被放大-4x 试求透镜的焦距，并用图解法校核之。
解：3．一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：4．有一正薄透镜对某一物成倒立的实像，像高为物高的一半，今将物面向透镜移近100mm，则所得像与物同大小，求该正透镜组的焦距。
解：5．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：6．一短焦距物镜，已知其焦距为35 mm，筒长L=65 mm，工作距,按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构。
解：7．已知一透镜求其焦距、光焦度。
解：8．一薄透镜组焦距为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：9．长60 mm，折射率为1.5 的玻璃棒，在其两端磨成曲率半径为10 mm 的凸球面，试求其焦距。
解：10．一束平行光垂直入射到平凸透镜上，会聚于透镜后480 mm 处，如在此透镜凸面上镀银，则平行光会聚于透镜前80 mm 处，求透镜折射率和凸面曲率半径。
解：。
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第一章习题1 、已知真空中的光速c ＝3 m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、 火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（ n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25 m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99 m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82 m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97 m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24 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=1.5），下面放一直径为 1mm 的金 属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为 x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反 射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到 金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中 n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界 角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径 x=179.385mm ， 所以纸片最 小直径为 358.77mm 。
4 、光纤芯的折射率为n纤的数值孔径（即 n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n 0，求光 I 0sinI1,其中1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）。
工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解1.doc
工程光学第三版下篇物理光学第十一章课后习题答案详解1第十一章光的电磁理论基础解：（1）平面电磁波cos[2()]E A t cπνϕ=-+ 对应有1462,10,,3102AHz m πνϕλ-====⨯。
（2）波传播方向沿z 轴，电矢量振动方向为y 轴。
（3）B E →→与垂直，传播方向相同，∴0By Bz ==814610[210()]z Bx CEy t ππ===⨯⨯-+解：（1）215cos[2()]10cos[10()]0.65E A t t ccπνϕπ=-+=- ∴1514210510v Hz πνπν=⇒=⨯72/2/0.65 3.910n k c m λππ-===⨯（2）8714310 1.543.910510n c c n v λν-⨯====⨯⨯⨯ 3.在与一平行光束垂直的方向上插入一片透明薄片，薄片的厚度0.01h mm =,折射率n=1.5,若光波的波长为500nm λ=,试计算透明薄片插入前后所引起的光程和相位的变化。
解：光程变化为(1)0.005n h mm ∆=-=相位变化为)(20250010005.026rad πππλδ=⨯⨯=∆= 4. 地球表面每平方米接收到来自太阳光的功率为1.33kw,试计算投射到地球表面的太阳光的电场强度的大小。
假设太阳光发出波长为600nm λ=的单色光。
解：∵22012I cA ε== ∴1322()10/I A v m c ε=5. 写出平面波8100exp{[(234)1610]}E i x y z t =++-⨯的传播方向上的单位矢量0k 。
解：∵exp[()]E A i k r t ω=- x y z k r k x k y k z ⋅=⋅+⋅+⋅000*********,3,4234x y z x y z k k k k k x k y k z x y z k x y z ===∴=⋅+⋅+⋅=++=+ 6. 一束线偏振光以45度角从空气入射到玻璃的界面，线偏振光的电矢量垂直于入射面，试求反射系数和透射系数。
武汉理工大学工程光学2009期末考试试题及答案
武汉理工大学工程光学2009期末考试试题及答案课程名称仪器光学基础专业班级测控0601—0605 题号一二三四五六七八九十总分题分20103040100备注: (1）学生不得在试题纸上答题(含填空题、选择题等客观题）；(2）考试形式：开卷笔试一、单项选择题（每小题2分,共20分)1. 一平行细光束经一个球面镜后汇聚于镜前50mm处，则该球面镜的曲率半径等于A．－100mm B．－50mm C．50mm D．100mm2．一个照相物镜能分辨的最靠近的两直线在感光底片上的距离为2μm,则该照相物镜的分辨率为:A．2μm; B．0.5线/μm; C．50线/mm；D．500线/mm；3．一个发光强度为I的点光源悬挂于桌面上方2米处，则桌面上的最大光照度为A．I/4B．I/2 C．2I D ．4I4．对显微镜系统正确的描述是A。
显微镜系统的出射光瞳在目镜之前；B。
对显微镜的单色像差一般用C光(656。
3nm）来校正；C。
显微镜的数值孔径与其物镜和目镜均有关；D. 显微镜的数值孔径越大，景深越小;5．焦距为100mm的凸薄透镜，其光焦度Φ为：A．0.01mm-1；B．0。
01mm；C．0.02mm-1；D．0。
02mm；6．以下关于光学系统成像的像差,正确的描述是A. 轴上物点成像可能存在的像差有球差和正弦差;B。
目视光学系统一般对F光（486.1nm）和C光（656。
3nm)消色差C。
畸变不仅使像的形状失真，而且影响成像的清晰D. 对单正透镜通过改变其设计参数可以完全校正球差7．焦距为200mm的透镜对一无穷远处物体成实像，则像距等于：A．∞；B．—∞；C．200mm；D．–200mm；8．一个高10mm的实物通过某光学系统成倒立实像，像高20mm，则成像的垂轴放大率β为A．β=－2×B．β=－1/2×C．β=1/2×D．β=2×9．一个平面光波可以表示为,则该平面波所在传播介质的折射率是：A．0。
工程光学下习题库整理汇总复习课程
工程光学下习题库整理汇总1．在单缝衍射中，设缝宽为a，光源波长为λ，透镜焦距为f ′，则其衍射暗条纹间距e暗= f ，条纹间距同时可称为线宽度。
a3．光线通过平行平板折射后出射光线方向__不变_ ___ , 但会产生轴向位移量，当平面板厚1度为d，折射率为n，则在近轴入射时，轴向位移量为d(1 1) 。
n4．在光的衍射装置中，一般有光源、衍射屏、观察屏，则衍射按照它们距离不同可分为两类，一类为菲涅耳衍射，另一类为夫琅禾费衍射。
5．光轴是晶体中存在的特殊方向, 当光在晶体中沿此方向传播时不产生双折射。
n e<n o的单轴晶体称为负单轴晶体。
6．1/4 波片的附加相位差为(2m 1) m 0, 1, 2,... , 线偏振光通过1/4 波片后，出射光将2变为椭圆偏振光或圆片遮光。
8．两列波相干的条件有方向相同的振动分量、振动频率相同、相位差稳定_。
9. 假设光波的偏振度为p，则p=0时表示自然光，p=1时表示线偏振光,0<p<1 时表示部分偏振光。
10. 菲涅尔圆孔衍射图样的中心点可能是明的，也可能是暗的，而夫琅和费衍射图样的中心点是明的。
11. 光波的振动方向与传播方向互相垂直, 所以光波是横波。
12. 当自然光以布儒斯特角入射至两各向同性介质界面上，其反射光为线偏振光，折射光为_部分偏振光。
14. 在迈克尔逊干涉仪中，用单色光源直接照明，若反射镜M1、M2严格垂直，则此时发生等倾(等倾或等厚)干涉，可观察到中央或明或暗的一系列同心圆环，圆环中央疏、边缘,若M1与M2'间的厚度每减少2的距离,在条纹中心就消失一个描述条纹特点）条纹。
17. 一般获得相干光的方法有两类：分波面法和分振幅法。
18. 牛顿环是一种等厚（等倾或等厚）干涉条纹，反射式牛顿环中心总是暗（亮或暗）的。
20．迈克耳逊干涉仪的一个反射镜移动0.33 mm时，测得条纹变动192 次，则所用光源的波长为3437.5 nm。
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工程光学第一章习题1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1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 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
工程光学练习答案(带样题).doc
工程光学练习答案(带样题)期末，东北石油大学审查了09级工程光学的测量和控制材料。
第一章练习1，假设真空中的光速为3米/秒，则计算水中(n=1.333)、皇冠玻璃(n=1.51)、燧石玻璃(n=1.65)、加拿大树胶(n=1.526)、钻石(n=2.417)和其他介质中的光速。
解决方案:当灯在水中时，n=1.333，v=2.25m米/秒，当灯在皇冠玻璃中时，n=1.51，v=1.99m米/秒，当灯在燧石玻璃中时，n=1.65，v=1.82m米/秒，当灯在加拿大树胶中时，n=1.526，v=1.97m米/秒，当灯在钻石中时，n=2.417，v=1.24米/秒。
2.一个物体穿过针孔照相机，在屏幕上形成一个60毫米大小的图像。
如果屏幕被拉开50毫米，图像的尺寸变成70毫米，计算出从屏幕到针孔的初始距离。
解决方案:在同一个均匀的介质空间中，光直线传播。
如果选择通过节点的光，方向不会改变，从屏幕到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形的相似性得到:因此，x=300mm毫米意味着从屏幕到针孔的初始距离是300毫米。
3、一块厚度为200毫米的平行平板玻璃(n=1.5)，下面放一块直径为1毫米的金属板。
如果玻璃板上覆盖有圆形纸片，则要求玻璃板上方的任何方向都不能看到纸片。
这张纸的最小直径是多少？解决方案:如果纸片的最小半径是x，那么根据全反射原理，当光束从玻璃发射到空气中的入射角大于或等于全反射临界角时，就会发生全反射，正是由于这个原因，在玻璃板上方看不到金属片。
全反射的临界角由下式确定:(1)其中N2=1，n1=1.5，根据几何关系，利用平板的厚度和纸张与金属片的半径计算全反射临界角的方法如下:(2)纸张的最小直径x=179.385mm毫米可以通过组合等式(1)和(2)来获得，因此纸张的最小直径为358.77毫米4.光纤芯的折射率是n1.包层的折射率为n2，光纤所在介质的折射率为n0。
计算光纤的数值孔径(即n0sinI1，其中I1是光在光纤中以全反射模式传播时，光在入射端面的最大入射角)。
后六章工程光学习题及解答
I1]) / 1.471 相同，故前光线的光程差为 OPD ([ AO] [ A1
后光线：以 M 面作为起始面，后光线的初始数据为：
X 1 DEP /2,Y1 L tan U， Z1 0 K1 0, L1 n1 sin U , M1 n1 cosU
[AO]=[AB]+[BC]+[CD]+[DE]+[EF]+[FG]+[GH]-[HO]; 计算可得每一段的光程为： [AB]=0.311mm，[BC]=8.119mm，[CD]=8.380mm， [DE]=2.689mm，[EF]=7.121mm，[FG]=4.341mm， [GH]=69.847mm，[HO]=80.533mm. 故主光线的光程为：[AO]=20.274mm. 上光线：同样以 M 面作为起始面开始光线追迹，依次经过每个折射面，到达高斯像面后反 向追迹到参考波前，可得到上光线的光程. 上光线的光程为：
OPD
子午面
H1 H
M
I1
A1
A1'
出瞳
F1
D1
E1
上光
G1
G
线
B1
C1
D
B
E
F
主光
线Leabharlann 高 斯 像 面AT
C
O
线 下光
参考波前 实际波前
提示：主光线和其它光线分别从垂直于主光线并过T点的切平 面进行光线追迹至参考球，再求它们间的光程差
图 7.1 解： （1）确定照相物镜的入瞳位置 L ：由于系统没有专门设置的光孔，这里假设第四面为孔 径光阑.于是先根据 ynu 光线追迹方法计算入瞳的位置（逆光线计算）.设轴上点发出的光线 在 第 一 面 上 的 高 度 为 y1 10mm ， 物 距 此 时 等 于 间 隔 t1 1.6mm ， 所 以 ，
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第一章习题1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51)、火石玻璃（n=1。
65)、加拿大树胶(n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中,n=1。
333时，v=2.25 m/s，当光在冕牌玻璃中，n=1。
51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时,v=1。
82 m/s,当光在加拿大树胶中,n=1.526时，v=1。
97 m/s,当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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=1.5）,下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x，则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：（1)其中n2=1， n1=1。
5，同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2)式可以求出纸片最小直径x=179。
385mm，所以纸片最小直径为358。
77mm.4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1，其中I1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 sinI1 。
工程光学习题课
习题1：一个双薄透镜L 1、L 2构成的光学系统，L 1透镜的焦距为801='f mm ，通光口径401=D mm ，L 2透镜的焦距302='f mm ，通光口径402=D mm ，L 2在L 1的后面50mm 位置处，现有一束平行于光轴的光射入：（1）试判断系统的孔径光阑；（2）求系统出瞳的大小和位置。
1L 2L解：（1）试判断系统的孔径光阑将L 1的边框经过前面的光学系统成像到系统的物空间，由于前面没有成像元件，故L 1边框的像就是自身，即401='D mm 。
将L 2的边框经过前面的光学系统L 1成像到系统的物空间，设像为1l '，则由高斯公式有：3.133801501111111111='⇒-=-'⇒'=-'l l f l l mm 即1l '位于L 1右侧约133.3mm 处。
1072503.133202111111='='⇒='⇒'='=D y y l l y y βmm 即1l '的大小为107mm 。
由于401='D mm 小于1072='D mm ，故L 1自身对入射光束起到最大的限制作用，为系统入瞳，透镜L 1的边框即为系统的孔径光阑。
（2）求系统出瞳的大小和位置根据高斯公式及出瞳的定义有：75301501111122222='⇒=--'⇒'=-'l l f l l mm602507520222222='='⇒-='⇒'='=出D y y l l y y βmm 即系统的出瞳位于L 2右侧75mm 处，口径为60mm 。
习题2：已知两点光源S 1，S 2相距5.1=r m ，光源的发光强度分别为35I 1=cd ，95I 2=cd ，现将一白色的光屏置于S 1，S 2之间，且光屏的法线方向与S 1，S 2连线的夹角为i 。
工程光学考试练习题 ppt课件
工程光学考试练习题
例1 已知照相物镜的焦距f’=75mm，被摄景
物的位置（以F点为坐标原点） 在x=-∞，2m处，试求照相底片分别在离物镜的像方焦 面多远的地方？
n' n n'n l' l r
f
x
解：根据题意，物镜位于空气中，用牛顿公式可以 分别求得底片离物镜的像方焦面的位置x’
xx' ff'
当 x时Байду номын сангаас
x2m时
x'0 x'2.81m 25m
例2：离水面1m深处有一条鱼，现用
f’=75mm的照相物镜拍摄该鱼，照相物镜 的物方焦点离水面1m。试求： （1）垂轴放大率 为多少？ （2）照相底片应离照相物镜像方焦点F’多 远？
工程光学第四章课后习题及答案郁道银
工程光学第四章课后习题及答案郁道银
第四章习题及答案
1(二个薄凸透镜构成的系统，其中，，，位于后，若入射平行光，请判断一下孔径光阑，并求出入瞳的位置及大小。
解:判断孔径光阑:第一个透镜对其前面所成像为本身,
第二个透镜对其前面所成像为,其位置:
大小为:
故第一透镜为孔径光阑,其直径为4厘米.它同时为入瞳.
2(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
《工程光学》课程习题及答案
第一章习题1、已知真空中的光速c＝3×108 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1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 sinI1.5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率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。
工程光学课后答案完整版_机械工业出版社_第二版_郁道银
第一章习题1、已知真空中的光速c＝3 m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25 m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99 m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1, n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1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 sinI1 .5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
(完整版)工程光学习题参考答案第十四章光的偏振和晶体光学.doc
工程光学习题解答第十四章 光的偏振和晶体光学1. 一束自然光以 30 度角入射到玻璃 -空气界面， 玻璃的折射率 n 1.54 ，试计算 （ 1）反射光的偏振度；（ 2）玻璃 -空气界面的布儒斯特角； （ 3）以布儒斯特角入射时透射光的偏振度。
解：光由玻璃到空气，n 1 1.54,n 2 1,130o , 2 sin 1n 1sin 1 50.354n 2① r ssin 12tan120.06305sin0.3528, r p12tan12I maxI min22Pr sr p93.80 0I maxI min22r sr p② B1n 2tan 1133 otann 11.54③ 1B时， 290B57 0 , r p 0, r ssin 12 0.4067sin 12T s 1 r s 2 0.8364, T p 1P 1 0.8364 9 0 010.8364注：若n 2 cos 2 , T st s 2 ,T pt p2n 1 cos 1ImaxT p I 0, IminT s I 0故Pt p 2t s 2或 T scos 2(12)t p 2 t s 2T p2. 自然光以布儒斯特角入射到由10 片玻璃片叠成的玻片堆上，试计算透射光的偏振度。
10 片玻璃透射率 T s 1 r s20 0.028解：每片玻璃两次反射，故20.836420而 T p 1，令I min ，则p1 IIm ax1Im axm axII m in m in1 0.02689 0.94761 0.026893. 选用折射率为 2.38 的硫化锌和折射率为 1.38 的氟化镁作镀膜材料，制作用于氟氖激光（632.8nm ）的偏振分光镜。
试问（1）分光镜的折射率应为多少？（2）膜层的厚度应为多少？解：（ 1）n3sin 45 n2 sin 2n1 n3tg 2 （起偏要求）n2n3 452n2 sin 1 n3n3 2 2n2tg 22 n22 1 tg 2n1 n1 1 n1 n2 n22 n2n2 1 n1 2 2 n2 2 n1 2 1.6883n2（2）满足干涉加强 2 2n2 h2 cos 22 ，2 sin 1 n3 30.1065n2 sin 45则 h2 2 76.84 nmcos2n2 2而1 90 2 59.8934 ， h12 228.54 nm 2n1 cos 14. 线偏振光垂直入射到一块光轴平行于界面的方解石晶体上，若光矢量的方向与警惕主截面成（ 1）30 度（ 2）45 度（ 3）60 度的夹角，求o光和e光从晶体透射出来后的强度比？解：垂直入射 1 2 3， S 波与 p 波分阶r s 2 r p 2n1 cos 1 n2 cos 2 n1 n2r sn2 cos n1 n2n1 cos 1 2n2 cos 1 n1 cos 2 n2 n1r pn1 cos n2 n1n2 cos 1 2o 光此时对应 s 波r0 1 n0 ，T0 1 r02 4n0 22 21 n0 1 n02e 光此时对应 p 波r en e 1 ， T e1 224n en e1 r e21 n e2T 0 sin 224I 0E s T 0 tg 2n 0 1 n e I eE p 2T e cos 2 T en e1 n 0取 n 0 1.6584 ， n e 1.4864则Itg 20.9526I e（ 1）30 ,I 01 0.9526 0.3175I e3（ 2）45 ,I 00.9526I e（ 3）60 ,I 03 0.95262.8578I e5. 方解石晶片的厚度 d 0.013mm ，晶片的光轴与表面成60 度角， 当波长632.8nm的氦氖激光垂直入射晶片时（见图14-64），求（ 1）晶片内 o 、 e 光线的夹角；（ 2） o 光和 e 光的振动方向； （ 3） o 、 e 光通过晶片后的相位差。
工程光学习题课.
0 E出＝ 1
（2）判断波片快轴方向。此时波片的矩阵：
出射1/4波片光
快轴
45
0
1 1 i 1 1 G＝ 2 i 1 2 －i e 2
－i e 2
透光轴
1
Ax eikz 1 eikz E入＝ i kz i kz 2 e Ay e
解：
I0 2 2 I cos cos ( ) 2 2 2 2 2 I 0 sin 2t sin I 0 cos 2 8
I0 8
I0
P1
I
P2
P3
4 2
3 4
P2
P1
P3
2
17
2两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线 透过。当其中一偏振片慢慢转动180 时透射光强度发生的变 化为: （A）光强单调增加； （B）光强先增加，后又减小至零； （C）光强先增加，后减小，再增加； （D）光强先增加，然后减小，再增加再减小至零。
工程光学习题
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1
几何光学基本概念部分 下面关于物像及其相关概念的陈述正确的是：（1、3、6） 1.可以用屏直接接收的物（像）即为实物（像），不能 用屏直接接收的物（像）即为虚物（像）； 2.成像系统将实际三维空间分成物空间和像空间两个独 立的部分； 3.实物、虚像对应发散同心光束，虚物、实像对应汇聚 同心光束； 4.位于成像系统左侧的是物，位于成像系统右侧的是像； 5.位于成像系统左侧的实际光线是物空间光线，位于成 像系统右侧的实际光线是像空间光线； 6.实像和虚像都能被人眼感受。
工程光学课后答案完整版
6．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：
7．一短焦距物镜，已知其焦距为35 mm，筒长L=65 mm，工作距 ,按最简单结构的薄透镜系统考虑，求系统结构。
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β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）再经过第一面折射
物像相反为虚像。
6、一直径为400mm，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1／2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
当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82 m/s，
当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97 m/s，
当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24 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：
解：（1）
（2）同理，
工程光学第十五章课后答案（可编辑）
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?爱校园(//.) 课后答案网(//.) 淘答案(//.)第十五章答案第十五章习习题题答案o1.一束自然光以30 角入射到玻璃和空气界面o30玻璃的折射率n1.54,试计算:n 1.541(1)反射光的偏振度(2)玻璃空气界面的布儒斯特角n12 2(3)以布儒斯特角入射时透射光的振幅。
解:(1)∵n sinn sin1 12 21sin1.54x 0.7722 arcsin 0.7750.35'0.3478A sin1r 1 2r- = =0.352792s0.9858A sin1s 1 2设入射光强为II ?I0 os op'A' 1s 2I I 0.12446I 0.06223I 0.06223I s os os os oA1s'A1ptg 0.37091 2 r - -0.063066pA tg 5.88111p 1 22'?A1p' ?3 ?3I I 3.9773x10 I 1.98866x10 I p op op o?A1p?0.0602413p ?94%0.06421871。
o2)tg? 32.997733 =p p 11.54o osin? 1.54sin 33572 22cossin1 23t? 1.4067ssin1 2o o2sincos2cos33 sin 572 1 t 1.54po osin cos sin 90 cos 241 2 1 22 2I ?I 1.54 ?1.41minp9%2 2I ?I 1.54 ?1.41min2.自然光以入射到 10 片玻璃片叠成的玻璃堆上,求透射的偏振度。
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1. （1）用作图法找出图示显微镜的物、像方焦点，以及物方主平面和像方主平面的位置。
答案：（2）已知一对共轭点A 和A '的位置，以及像方焦点F '的位置，并假定物、像方空间介质的折射率相同。
试用作图法找出光学系统的物方焦点，以及物方主平面和像方主平面的位置。
答案：2. 三、一光学系统由一透镜和平面镜组成，如图所示。
平面镜MN 与透镜光轴交于D点，透镜前方离平面镜600mm 处有一物体AB ，经过透镜和平面镜后，所成虚像A "B "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。
AA 'F '答案：令物AB 经透镜成像为A ’B ’，经平面镜成像为A ’’B ’’根据平面镜成像性质，A ’B ’与A ’’B ’’关于平面镜对称，即大小相等，且与平面镜等距。
由此可得'600150450mm AA =-=。
对透镜成像，可得如下关系'450'/1/2l l l l β-+=⎧⎨==⎩解得300mm l =-，'150mm l =。
(4)根据成像公式'1''f f l lf f⎧+=⎪⎨⎪=-⎩ 解得'100mm f f =-=。
因此，该透镜为正透镜，焦距为100mm 。
放在物与平面镜之间且距离平面镜300mm 处。
(5)光路图如图所示标注。
(3)3. 一玻璃棒（n=1.5）长500mm ，两端面为半球面，半径分别为r 1=50mm 和r 2=100mm 。
一物高y=1mm ，垂直位于左端球面顶点之前200mm 处的轴线上，如图所示。
试求（1）物经玻璃棒成像后的位置和垂轴放大率为多少？（2）试求其共轴理想光学系统的基点和基面的位置，以及焦距的大小，并在图中简要的标出。
答案：（1）首先求物经入射球面的成像。
根据成像公式，有1111111'''n n n n l l r --=将n 1=1, n 1’=1.5, l 1=-200mm, r 1=50mm 代入求得1'300m m l =，11111'/'1n l n l β==- ………………………………(4) 再经出射球面成像，由成像公式2222222'''n n n n l l r --=将n 2=1.5, n 2’=1, l 2=l 1’-d=-200mm, r 2=-100mm 代入求得2'400m m l =-，12222'/'3n l n l β==所以，物经玻璃棒成像位于出射球面顶点前方400mm 处，垂轴放大率为123βββ==- (6)（2）根据已知条件，可分别求得 111100mm 1f r n =-=--，11'150mm 1n f r n ==- 22300mm 1n f r n =-=--，221'200mm 1f r n==-12'50mm d f f ∆=-+=，根据牛顿成像公式，可分别求得物像方焦距为 12600mm f f f ==∆，12'''600mm f f f =-=-∆物像方焦点位置11'300mm F f f x ==-∆，22''1200mm F f f x =-=∆物像方主平面位置900mm H F x x f =-=-，'''1800mm H F x x f =-= (7)(3) 系统的基点与基面在图中的位置如图标注。
(3)4．有一航空摄影相机，物镜焦距为100mm ，像面画幅的尺寸为200mm ⨯，问物镜视场角等于多大？视场光阑位于何处？如果飞机在上空5000m 处拍摄，求一次拍摄的地面范围多大？ 答案：解：像框即为视场光阑，位于像方焦平面处。
像框尺度'y =根据 '3t a n '3'y f ω= 求得视场角 22'120ωω= (5)根据几何相似关系，方形区域的边长为''''a f l a a a l f =⇒= ''''b f l b b b l f =⇒=将a ’=200mm ，b ’，f ’=100mm ，l =5000m 代入求得a=10000m ，因此，一次拍摄地面范围为 10000m ⨯。
(3)5. 一光源位于f '=30mm 的透镜前40mm 处，试求（1）接收屏放在何处能接收到光源的像？垂轴放大率等于多少？（2）若光源及屏位置保持不变，问透镜移到什么位置时，能在屏上再次获得光源像。
此时放大率等于多少？ 解：（1）由l =-40mm ，f '=30mm 代入透镜成像公式'1'f fl l+=， 'f f =-可求得 '120mm l =，即光源像位于透镜后方120mm 处。
又由放大率公式''3'n l l n l lβ===- 故屏应放在透镜后120mm 处，此时垂轴放大率为-3。
(8)（2）当共轭距不变时，有''12040160mm l l d l l -+=⇒-=+=结合透镜成像公式'1'f fl l+=， 'f f =-可求得两组解140mm l =-，1'120mm l = （原物像位置） 2120mm l =-，2'40mm l = （新物像位置）故放大率为''1'3n l l n l l β===- 因此，透镜应移动到距物120mm 处可重新获得像，放大率为-1/3。
(7)6．一光学玻璃元件，折射率为n ，长为d 。
两端面为半球面，半径分别为r 1和r 2。
如图所示。
试求该共轴理想光学系统的基点和基面的位置，以及焦距的大小。
解：根据已知条件，可分别求得入射和出射球面的焦距和光学距离 1111f r n =--，11'1n f r n =- 221n f r n =--，221'1f r n=-12'd f f ∆=-+， (5)根据牛顿成像公式，可分别求得物像方焦距为 121212(1)[(1)()]f f nr r f n n d n r r ==-∆----121212'''(1)[(1)()]f f nr r f n n d n r r =-=∆---- 物像方焦点位置211112'(1)[(1)()]F f f nr x n n d n r r ==-∆---- 222212''(1)[(1)()]F f f nr x n n d n r r =-=-∆---- 物像方主平面位置12112()(1)[(1)()]H F nr r r x x f n n d n r r -=-=----22112()'''(1)[(1)()]H F nr r r x x f n n d n r r +=-=----- (10)7. 照相机镜头焦距f=35mm ，底片尺寸为24mm ⨯36mm ，求该照相机的最大视场角为多少？视场光阑位于何处？解：照相镜头的照相范围受到底片框的限制，底片框就是视场光阑，位于镜头像方焦平面处。
根据视场角和理想像高的关系'tan tan ''y f ωω=-………………………………………(4) 其中y '为底片对角线的一半，即'21.63mm y == 因此， 21.63tan 0.61835ω== 故最大视场角为22tan(0.618)63.4a ω== 。
(8)8．如图所示，光线以45︒角入射到平面镜上反射后，通过折射率为n=1.5，顶角为4︒的光楔。
若使入射光线与最后的出射光线成90︒夹角，试确定: （1）平面镜所应转动的方向和角度值；（2）此时光楔上表面的反射光线与入射光线的交角。
解：（1）光线通过光楔后的偏转角为(1)2n θα=-=︒，因此，平面镜需逆时针旋转/21θ=︒。
(5)（2）此时平面镜与光楔的上表面的夹角为'45144θ=︒-︒=︒由双平面镜的成像性质，可知入射光线与出射光线的夹角为2'88θ=︒。
(5)9．设极限分辨角ε =0.00029 rad ，入射光瞳直径2a =10 mm 。
当把对准平面调焦到无限远时，其近景位置在何处？若使远景平面在无限远处，则对准平面应为于何处？若使物镜调焦在10m 处，即p =10m ，求出远景、近景的深度和位置，以及景深。
解：当对准平面调焦到无限远时，其近景位置为2210mm 34.5m 0.00029ap ε===当远景平面调焦到无限远时，其对准平面位于210mm 34.5m 0.00029ap ε=== (2)当10m p =时，近景深度和近景平面位置22 2.25m 2p a p εε∆==+，22(10 2.25)m=7.75m p p =-∆=-远景深度和远景平面位置21 4.08m 2p a p εε∆==-，11(10 4.08)m=14.08m p p =+∆=+景深为12(4.08 2.25)m=6.33m ∆=∆+∆=+。
(3)。