2021 应用光学(杭州电子科技大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2021-02-23到2021-06-22
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【作业】第一章 几何光学基本原理 第一章作业

1、 问题:请举例说明一些生活中用到的光学系统及其作用。
评分规则: 【 1、答案：眼镜：帮助近视或远视眼正常观察外界物体。照相机：可以将远处的物体成像在探测器靶面，通过光电转换将物体的影像等信息存储下来。望远镜：可以增大视角，帮助人们观察远距离处的物体。2、评分要点：无。
】

2、 问题:平行光束的波面如何表示？生活中产生平行光束的仪器都有哪些？
评分规则: 【 答：平行光束的波面是和光束垂直的平面。 应用例子：手电筒是利用位在抛物面焦点处的小灯泡（可近似看作点光源），经抛物面反射后成平行光束出射，可以投射很远的距离。 教师在课堂上使用的激光笔发出的光束也可以近似看作平行光束，可以射出很远的距离，而光斑几乎没有什么发散。评分标准：两部分，各为5分。
】

3、 问题:折射定律
评分规则: 【 答：入射光线法线和折射光线位在同一个平面内，即入射面内，当入射空间和折射空间介质确定时，入射角的正弦和折射角的正弦之比是一个和入射角无关的常数。 折射定律是几何光学的基本定律，利用折射定律可以一个面一个面地顺序追迹一条光线通过整个光学系统，最后到达像平面。我们追迹一个物点发出的所有光线，就可以在像平面上考察所有出射光线的聚交情况，评价这个光学系统成像质量的好坏。评分标准：根据回答给分。
】

4、 问题:请解释正透镜和负透镜的功能和差别。
评分规则: 【 答：正透镜：中间厚边缘薄，像方焦距为正，其功能是会聚光线，即使光线向光轴方向偏转，因此也叫会聚透镜。负透镜：中间薄边缘厚，像方焦距为负，其功能是发散光线，即使光线向远离光轴方向偏转，因此也叫发散透镜。利用正透镜和负透镜的组合，可以消除像差，满足系统成像的要求。评分标准：正透镜和负透镜各5分
】

5、 问题:什么叫“共轭”？
评分规则: 【 答：共轭就是物像一一对应，即一个物点唯一成像于一个像点，或一个物点唯一对应着一个像点，而如果将这个像点看作物点，则唯一对应着原有的物点（此时为像点）。共轭关系具有排他性，排除了一个物点成多个像点的可能性。评分标准：根据回答给分。
】

6、 问题:若一个光学系统所成的像是一个虚像，如何确定这个虚像的位置？即如何来探测这个虚像的位置？
评分规则: 【 答：虚像即位于虚像空间的像，即位在系统第1个表面左边的空间，此时，人眼在系统的右边可以看见虚像，但是无法用一个屏去截取并显示这个像，“看得见，摸不着”。最简单的办法是在系统的后面接上一个已知焦距的正透镜，在正透镜的后面用一个屏前后移动，即可在某个位置处显示这个像，测出屏和正透镜的距离，已知正透镜的焦距，即可计算出物距，即虚像的位置。评分标准：根据回答给分。
】

7、 问题:反射式二次曲面在什么条件下才能够成理想像？
评分规则: 【 答：反射式二次曲面只有在等光程的条件下才能成理想像。椭球面：一个焦点发出的所有光束经椭球面反射后等光程会聚在另一个焦点，所以其两个焦点能够理想成像。双曲面：一个焦点发出的所有光束经双曲面反射后等光程会聚在另一个焦点，其中一个焦点如果是实物点，则像点为虚像点，如果是虚物点则像点为实像点，所以其两个焦点能够理想成像。抛物面：其焦点发出的所有光束经抛物面反射后平行于光轴出射，理想成像在无限远轴上点处，所以，其焦点和无限远轴上点为共轭物像点。评分标准：4个部分，第一个4分，后3个各2分。
】

8、 问题:什么叫基点？什么叫基面？常用的基点有哪些?常用的基面又有哪些?
评分规则: 【 基点和基面是一些特殊的点和面，利用这些特殊的点和面可以得到共轴理想光学系统的成像性质，例如，利用这些特殊的点和面可以由一个任意的物点求出其对应的像点。常用的基点有：焦点，主点，节点常用的基面有：焦平面，主平面，节平面评分标准：根据回答给分。
】

第一章 几何光学基本原理 第一周 第一章 绪论测试

1、 问题:什么像称为理想像？
选项：
A:物垂直于光轴，像也垂直于光轴
B: 物位于光轴上部，像位于光轴下部
C:符合点对应点、平面对应平面、直线对应直线关系的像
D:物和像符合放大缩小一致关系的像
答案: 【符合点对应点、平面对应平面、直线对应直线关系的像 】

2、 问题:折射率与光速的关系是什么？
选项：
A:n1/n2=v1/v2
B:n1/n2=v2/v1
C:n1n2=v1v2
D:n=v/c
答案: 【n1/n2=v2/v1】

3、 问题:满足全反射的两个条件是什么？
选项：
A:表面为平面，正入射
B:从空气入射到玻璃，入射角大于临界角
C:从玻璃入射到空气，入射角大于临界角
D:从玻璃入射到空气，入射角小于临界角
答案: 【从玻璃入射到空气，入射角大于临界角 】

4、 问题:人眼对两个点和对两条直线的分辨率分别是多少？
选项：
A:60”，10”
B:10”，60”
C:20”，5”
D:1”，5”
答案: 【60”，10” 】

5、 问题:通过望远镜观察发光点和发光面，与人眼直接观察时分别有什么差别？
选项：
A:通过望远镜观察发光点与人眼直接观察相比，主观光亮度下降；通过望远镜观察发光面与人眼直接观察相比，主观光亮度上升。
B:通过望远镜观察发光点与人眼直接观察相比，主观光亮度上升；通过望远镜观察发光面与人眼直接观察相比，主观光亮度下降。
C:通过望远镜观察发光点与人眼直接观察相比，主观光亮度不变；通过望远镜观察发光面与人眼直接观察相比，主观光亮度上升。
D:通过望远镜观察发光点与人眼直接观察相比，主观光亮度上升；通过望远镜观察发光面与人眼直接观察相比，主观光亮度不变。
答案: 【通过望远镜观察发光点与人眼直接观察相比，主观光亮度上升；通过望远镜观察发光面与人眼直接观察相比，主观光亮度下降。】

6、 问题:光束和其对应的波面的关系为
选项：
A:同心光束对应的波面为球面，平行光束对应的波面为平面
B:同心光束对应的波面为平面，平行光束对应的波面为球面
C:光束垂直于对应的波面
D:同心光束对应的波面为椭球面，平行光束对应的波面为双曲面
答案: 【同心光束对应的波面为球面，平行光束对应的波面为平面;
光束垂直于对应的波面】

7、 问题:关于共轴光学系统成像性质，下面那些论述是正确的
选项：
A:位于光轴上的物点，其对应的像点也一定位于光轴上。
B:位于过光轴的某一截面内的物点，其对应的像点也一定位于此平面内。
C:垂直于光轴的物平面的共轭像面也一定垂直于光轴。
D:位于垂直光轴的同一平面内的物所成的像，其几何形状与物完全相似。
答案: 【位于光轴上的物点，其对应的像点也一定位于光轴上。;
位于过光轴的某一截面内的物点，其对应的像点也一定位于此平面内。;
垂直于光轴的物平面的共轭像面也一定垂直于光轴。;
位于垂直光轴的同一平面内的物所成的像，其几何形状与物完全相似。】

8、 问题:几何光学的基本定律包含
选项：
A:光线在均匀透明介质中按直线传播
B:反射定律
C:折射定律
D:实际光线沿着光程为极值的路线传播
答案: 【光线在均匀透明介质中按直线传播;
反射定律;
折射定律;
实际光线沿着光程为极值的路线传播】

9、 问题:一条纹恰好位于一玻璃球的中心，经玻璃球折射后，其共轭像位于（）处，像的方向与物的方向相（）。
答案: 【球心，同】

10、 问题:物点理想成像必须满足（）条件。在实际共轴球面系统中采用（）光线计算得到的像为理想像。
答案: 【等光程，近轴】

11、 问题:物与像之间的对应关系称为（）
答案: 【共轭】

12、 问题:实际入射光线的出发点为（）实际入射光线延长线的交点为（）实际出射光线的交点为（）实际出射光线延长线的交点为（）
答案: 【实物点，虚物点，实像点，虚像点】

13、 问题:游泳者在水中向上仰望，（ ）感觉到整个睡眠都是明亮的。（填写能，不能）
答案: 【不能，只能看到一个明亮的圆。】

【作业】第二章 共轴球面系统的物像关系(1) 第二章作业（1）

1、 问题:有一放映机，使用一个凹面反光镜进行聚光照明，光源经过反光镜反射以后成像在投影物平面上。光源长为10mm，投影物高为40mm。要求光源像等于投影物高，反光镜离投影物平面距离为600mm，求该反光镜的曲率半径。
评分规则: 【 利用近轴光学基本公式可得该球面曲率半径为240mm
】

2、 问题: 一玻璃棒（n=1.5），长500mm，两端面为半球面，半径分别为50mm和100mm，一箭头高1mm，垂直位于左端球面顶点之前200mm处的轴线上，如图3-2。试求：①箭头经玻璃棒成像后的像距为多少？②整个玻璃棒的垂轴放大率为多少？
评分规则: 【 利用近轴光学基本公式。第1问20分；-400mm第2问10分。-3
】

3、 问题:凹面反射镜半径为-400㎜，物体放在何处成放大两倍的实像？放在何处成放大两倍的虚像？
评分规则: 【 反射情形可以看作是n′=-n=1的折射，将n′=-n=1代入近轴光学基本公式，得到l=－300mm时，成一放大2×的实像。实物成虚像时，β=2，重复上述运算，可得l=－100，也就是说：当物体放在反射镜前100mm处时，可在镜面后成一放大2×的虚像。
】

4、 问题:一凹球面反射镜浸没在水中，物在镜前300㎜，像在镜前90㎜，求球面反射镜的曲率半径和焦距。
评分规则: 【 由于凹球镜浸没在水中，因此有n′=-n=n水由近轴光学基本公式，将l=-300，l′=-90代入得 r=-138.46mm,f=f’=-69.23mm
】

5、 问题:一物体位于球面反射镜前60cm，并在15cm的地方成一虚像，试问球面反射镜是凸面镜还是凹面镜？放大倍率是多少？
评分规则: 【 每一步10分
】

第二章 共轴球面系统的物像关系(1) 第二章测试1

1、 问题:一个光点发出的同心球面波，经过实际单折射球面后，也是同心球面波
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

2、 问题:理想光学系统要求物体的成像光线须靠近光轴，物平面须是垂轴的小平面
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

3、 问题:主平面是垂轴放大率为1的一对共轭面。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

4、 问题:物方焦点和像方焦点属于物像共轭点
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

5、 问题:物方主点和像方主点属于物象共轭点
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

6、 问题:位于n=1.5的玻璃中的空气薄透镜与空气中的n=1.5的玻璃薄透镜具有相同的形状，它们的焦距相等。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

7、 问题:物距l=-无穷远，像距l’=f’，可以成倒立缩小的实像
选项：