2020 2020春光学系统设计与工艺（黄一帆、李林）(北京理工大学) 最新满分章节测试答案

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应用光学复习 2019-2020-2《光学系统设计与工艺》第1周测验题

1、 问题:1、 人眼对点和线的视角分辨率分别是
选项：
A:（1） 2’’，1”
B:（2） 20”，5” 
C:（3） 60”，10”
D:（4） 100”, 50”
答案: 【（3） 60”，10”】

2、 问题:2、望远镜的入瞳直径和出瞳直径的关系是：
选项：
A:（1）望远镜的入瞳直径等于视放大率和出瞳距离的乘积。
B:（2）望远镜的入瞳直径等于视放大率和出瞳直径的乘积。
C:（3）望远镜的入瞳直径等于视放大率和物方视场角的乘积。
D:（4）望远镜的入瞳直径等于视放大率和像方视场角的乘积。
答案: 【（2）望远镜的入瞳直径等于视放大率和出瞳直径的乘积。】

3、 问题:3、屋脊面或屋脊棱镜的作用是：
选项：
A:（1）屋脊面或屋脊棱镜的作用是在不改变主截面内成像方向的前提下，增加一次反射，使物像相似。
B:（2）屋脊面或屋脊棱镜的作用是在不改变垂直于主截面内成像方向的前提下，增加一次反射，使物像相似。
C:（3）屋脊面或屋脊棱镜的作用是在不改变主截面内反射次数的前提下，增加一次反射，使物像相似。
D:（4）屋脊面或屋脊棱镜的作用是在不改变主截面内折射次数的前提下，增加一次反射，使物像相似。
答案: 【（1）屋脊面或屋脊棱镜的作用是在不改变主截面内成像方向的前提下，增加一次反射，使物像相似。】

4、 问题:4、下列四个选项中，正确的是
选项：
A:（1）孔径光阑限制系统第一个面口径，视场光阑限制像方最后一个面口径，孔径光阑在物方的像就是出瞳。
B:（2）孔径光阑限制系统最后一个面口径，视场光阑限制物方第一个面口径，孔径光阑在物方的像就是出瞳。
C:（3）孔径光阑限制物方视场范围，视场光阑限制物方入射光束口径，孔径光阑在物方的像就是出瞳。
D:（4）孔径光阑限制物方入射光束口径，视场光阑限制物方视场范围，孔径光阑在像方的像就是出瞳。
答案: 【（4）孔径光阑限制物方入射光束口径，视场光阑限制物方视场范围，孔径光阑在像方的像就是出瞳。】

5、 问题:5、下面的描述中，正确的是
选项：
A:（1）物方远心光路就是视场光阑位于像方焦平面处，使得入射主光线和光轴平行。
B:（2）物方远心光路就是孔径光阑位于像方焦平面处，使得入射主光线和光轴平行。
C:（3）像方远心光路就是视场光阑位于物方焦平面处，使得出射主光线和光轴平行。
D:（4）像方远心光路就是孔径光阑位于物方焦平面处，使得出射主光线和光轴平行。
答案: 【（4）像方远心光路就是孔径光阑位于物方焦平面处，使得出射主光线和光轴平行。】

6、 问题:6、柯勒照明和临界照明的区别是：
选项：
A:（1）柯勒照明是将光源成像在投影物镜的物平面处，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上；而临界照明是将光源成像在投影物镜的入瞳处，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上。    
B:（2）柯勒照明是将光源成像在屏幕上，投影物镜再将被投影物体投影在投影物镜的出瞳上；而临界照明是将光源成像在照明系统的出瞳上，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上。
C:（3）柯勒照明是将光源成像在照明系统的入瞳处，投影物镜再将被投影物体投影在其出瞳处；而临界照明是将光源成像在投影物镜第1个表面上，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上。 
D:（4）柯勒照明是将光源成像在投影物镜的入瞳处，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上；而临界照明是将光源成像在被投影物体上，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上。
答案: 【（4）柯勒照明是将光源成像在投影物镜的入瞳处，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上；而临界照明是将光源成像在被投影物体上，投影物镜再将被投影物体投影在屏幕上。 】

7、 问题:8、光亮度的含义是：
选项：
A:（1）单位投影面积单位立体角内发出的光通量。
B:（2）单位投影面积单位立体角内发出的发光强度。
C:（3）单位投影面积单位立体角内发出的光出射度。
D:（4）单位投影面积单位立体角内发出的光照度。
答案: 【（1）单位投影面积单位立体角内发出的光通量。】

8、 问题:10、在光学系统设计阶段评价成像质量的方法有
选项：
A:（1）几何像差
B:（2）垂轴像差
C:（3）光照度大小
D:（4）发光强度大小
答案: 【（1）几何像差】

9、 问题:7、要提高显微镜物镜的分辨率，下列哪些选项是正确的？
选项：
A:（1）减小波长        
B:（2）增大数值孔径      
C:（3）提高物空间的折射率 
D:（4）减小视场并同时减小焦距
答案: 【（1）减小波长        ;
（2）增大数值孔径      ;
（3）提高物空间的折射率 】

10、 问题:9、在望远镜系统中加入场镜的作用是
选项：
A:（1）改变光束在目镜上的透射高
B:（2）改变出瞳距离
C:（3）改变望远镜的视放大率
D:（4）改变望远镜的像方视场角
答案: 【（1）改变光束在目镜上的透射高;
（2）改变出瞳距离】

11、 问题:11、校正色差的方法有
选项：
A:（1）采用反射式光学系统消除色差。
B:（2）利用不同折射率不同阿贝数玻璃材料以及不同光焦度透镜的组合来消除色差。
C:（3）采用正透镜在前负透镜在后的方法来消除色差。
D:（4）采用将孔径光阑后移来消除色差。
答案: 【（1）采用反射式光学系统消除色差。;
（2）利用不同折射率不同阿贝数玻璃材料以及不同光焦度透镜的组合来消除色差。】

12、 问题:12、校正球差的方法有
选项：
A:（1）采用反射式光学系统消除球差。
B:（2）利用不同折射率不同阿贝数玻璃材料以及不同光焦度透镜的组合来消除球差。
C:（3）采用增大相对孔径的方法来消除球差。
D:（4）采用非球面的方法来消除色差。
答案: 【（2）利用不同折射率不同阿贝数玻璃材料以及不同光焦度透镜的组合来消除球差。;
（4）采用非球面的方法来消除色差。】

【作业】第一章 光学系统像质评价-1 作业1

1、 问题:检验实际光学系统成像质量的常用方法有哪几种？
评分规则: 【 分辨率检验：在检验时将分辨率板作为物平面，通过被检验光学系统成像。假定在像平面上所能分辨的最小间隔为δ，那么它的倒数即为该系统的分辨率，用μ表示。
星点检验：将一个发光点作为物点，通过被检验光学系统，将形成一个弥散斑，根据弥散斑大小和能量分布情况，评定被检系统的成像质量。
】

2、 问题:在光学系统设计阶段评价成像质量的方法有哪几种？
评分规则: 【 几何光学方法：包括几何像差、波像差、点列图、几何学传递函数等
物理光学方法：包括点扩散函数、相对中心强度、物理光学传递函数等
】

3、 问题:什么是色差？光学系统中色差有哪几种？色差如何校正？
评分规则: 【 光学系统中介质对不同波长光线的折射率是不同的。当对无限远物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同，像高也会随之改变。前者形成轴向色差，后者形成垂轴色差。色差的校正可以采用1.不同色散不同折射率玻璃的组合 2.采用折衍混合的技术 3.采用反射镜
】

4、 问题:共轴光学系统轴上点有哪几种像差？
评分规则: 【 轴向色差
球差
】

5、 问题:什么是光学系统的像差？存在像差时对系统成像会有什么影响？
评分规则: 【 像差是光学系统所成的理想像与实际像之间的差异。像差会影响光学系统的成像质量，影响光学系统的分辨率，影响光学系统的实际使用效果。
】

6、 问题:请列举出，在光学系统中的曲面方程里，基准二次曲面系数K的值与面型的关系。
评分规则: 【 K<0 双曲面K=0 抛物面0<K<1 椭球面K=1 球面K>1 扁球面
】

【作业】第一章 光学系统像质评价-2 作业2

1、 问题:轴外像点有哪几种像差和色差？
评分规则: 【 球差，慧差，像散，场曲，畸变，垂轴色差
】

2、 问题:什么叫共轴光学系统的子午面和弧矢面？
评分规则: 【 子午面：y 主光线和光轴共同决定的平面弧矢面：x  过主光线和子午面垂直的平面
】

3、 问题:什么叫波像差？什么情况下可以认为系统质量与理想光学系统没有显著差别?
评分规则: 【 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差1/4波长
】

4、 问题:什么是理想光学系统的分辨率？什么是衍射分辨率？理想光学系统衍射分辨率的公式是什么?
评分规则: 【 理想光学系统的分辨率，就是完全没有像差、成像符合理想的光学系统所能分辨的最小间隔。衍射分辨率的判定主要依据两个像点间能够分辨的最短距离来判定，其约等于中央亮斑的半径R。R=0.61λ/n’sinU’max
】

5、 问题:试说明望远镜、照相物镜、显微镜物镜的分辨率表示方法
评分规则: 【 望远镜 α=1.22λ/D=140“/D照相物镜 N=1/1.22λF=1500/F显微镜d=0.61λ/NA
】

6、 问题:光学传递函数的物理意义是什么？还有什么别的像质评价指标？
评分规则: 【 光学传递函数：反应系统实际成像质量的评价指标点列图：光线直接追迹到像平面包围圆能量：以像面上主光线或中心光线为圆心，以离开此点的距离为半径做圆，以落入此圆的能量和总能量之比来表示。
】

7、 问题:什么叫空间频率，截止频率和特征频率？
评分规则: 【 空间频率体现空间分布的特征，μ=1/p（lp/mm），p是空间中的周期截止频率：即便是对于理想光学系统，其光学传递函数超过一定空间频率后也为零。该空间频率成为系统的截止频率。特征频率：为了进一步简化，也可以直接选用若干指定空间频率的传递函数值表示，这些选用的空间频率成为特征频率。
】

8、 问题:某口径为1m的天文望远镜，能分辨的最小角度为0.14。如果雷达使用的无线电波波长为5mm，要得到0.14的分辨率，雷达天线尺寸需要多大？
评分规则: 【
】

9、 问题:有一架显微镜，视放大率为45x ，出瞳直径为2mm，问显微镜物镜的理想分辨率多大？(假定波长为555nm)
评分规则: 【
】

ZEMAX光学设计软件基本功能 2020年《光学系统设计与工艺》第2周测验题

1、 问题:1、 一个轴对称光学系统，其子午面和弧矢面的个数分别为
选项：
A:（1） 1个，有限个  
B:（2） 2个，1个   
C:（2） 3个，0个   
D:（4） 无数个，无数个
答案: 【（1） 1个，有限个  】

2、 问题:2、有关子午场曲的下列描述，正确的是
选项：
A:（1）子午光线对通过光学系统以后在像空间的交点到系统像平面沿轴向的距离。
B:（2）弧矢光线对通过光学系统以后在像空间的交点到系统像平面沿轴向的距离。