应用光学的答案应用光学教学课件

梦 境应用光学ppt的答案应用光学1、不要轻言放弃，否则对不起自己。2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔卡耐基。3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。4、守业的最好办法就是不断的发展。5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。例例4 4：双球面反射镜系统由主镜：双球面反射镜系统由主镜O O1 1和次镜和次镜O O2 2构成，总焦距构成，总焦距f=500mm.f=500mm.若要求将无限远目标成像在主镜后若要求将无限远目标成像在主镜后20mm20mm处，处，且次镜垂轴放大率为且次镜垂轴放大率为2 2=5 5，求主镜次镜曲率半径及两镜间，求主镜次镜曲率半径及两镜间隔。隔。一架幻灯机的投影镜头一架幻灯机的投影镜头 f=75mmf=75mm,当屏由当屏由8m8m移至移至10m10m时，时，镜头需要移动多少距离？方向如何？镜头需要移动多少距离？方向如何？一架相机的镜头焦距为一架相机的镜头焦距为35mm35mm，底片框尺寸，底片框尺寸24mm36mm24mm36mm，那，那么，该相机的视场角为多大？么，该相机的视场角为多大？一组合系统由薄正透镜和薄负透镜组成，两者的焦距分别一组合系统由薄正透镜和薄负透镜组成，两者的焦距分别为为20mm20mm和和-20mm-20mm，间隔为，间隔为10mm10mm；当一物体位于正透镜前方；当一物体位于正透镜前方100mm100mm处，求组合系统的垂轴放大率及像的位置。处，求组合系统的垂轴放大率及像的位置。一个双凸薄透镜两表面半径分别为一个双凸薄透镜两表面半径分别为r r1 1=50mm,r=50mm,r2 2=-50mm,=-50mm,求该求该系统位于空气和侵入水（系统位于空气和侵入水（n=1.33n=1.33）中的焦距分别为多少？）中的焦距分别为多少？透镜材料的折射率透镜材料的折射率n=1.5.n=1.5.有一正薄透镜对某一物体成像实像时，像高为物高一半；有一正薄透镜对某一物体成像实像时，像高为物高一半；若将物体向透镜移近若将物体向透镜移近100mm100mm时，则所得的实像与物大小相时，则所得的实像与物大小相同，求透镜焦距。同，求透镜焦距。例例1 1：对正常人眼，若要观察：对正常人眼，若要观察2m2m处物体，需要调节多少视度？处物体，需要调节多少视度？(-0.5-0.5)例2：若某正常人眼的最大调节范围为-10视度，其近点距离是多少？(-100mm)正常人眼的远点都是无穷远，但近点却各不相同；近点距越小，正常人眼的远点都是无穷远，但近点却各不相同；近点距越小，调节范围或能力越大。调节范围或能力越大。例例3 3：有一近视眼，通过验光得知其远点视度：有一近视眼，通过验光得知其远点视度 为为-2-2个屈光度个屈光度（眼镜行业称近视（眼镜行业称近视200200度）度）其远点距r=-0.5 m，需配焦距为需配焦距为-500mm的近视眼镜。的近视眼镜。人眼近视或远视的程度用远点视度来表示；人眼近视或远视的程度用远点视度来表示；矫正透镜的焦距值与远点距离相同，其作用是将正矫正透镜的焦距值与远点距离相同，其作用是将正常眼的远点转换为视力不正常眼的物方焦距。常眼的远点转换为视力不正常眼的物方焦距。例例 题题目镜焦距为目镜焦距为25mm25mm的望远系统，其视度调节范围为的望远系统，其视度调节范围为+/-5+/-5度，度，求目镜总移动量。求目镜总移动量。在在一一个个2 2倍倍伽伽利利略略望望远远镜镜前前加加一一个个焦焦距距为为100mm100mm的的正正透透镜镜，构构成成一一个个组组合合放放大大镜镜，其其视视放放大大率率是是多多少少？对对一一个个近近视视500500度度观观察察者者，需需要要视视度度调调节节，应应如如何何移移动动目目镜镜？假假定定目目镜焦距为镜焦距为20mm20mm。经纬仪望远镜的视放大率为经纬仪望远镜的视放大率为2020，使用夹线瞄准，其瞄准误，使用夹线瞄准，其瞄准误差为多少？差为多少？（0.5”0.5”）例题例题O,L,nO,e,1OSOS=OS位置,形状L=kDD2v例例:已知一光学系统由三个零件组成，透镜已知一光学系统由三个零件组成，透镜1 1其焦距其焦距 f f1 1=-f-f1 1=100mm=100mm，口径，口径D D1 1=40mm=40mm；透镜；透镜2 2的焦距的焦距f f2 2=-f-f2 2=120mm=120mm，口径，口径D D2 2=30mm=30mm，它和透镜，它和透镜1 1之间的距离为之间的距离为d d1 1=20mm=20mm；光阑；光阑3 3口径为口径为20mm20mm，它和透镜，它和透镜2 2之间的距离之间的距离d d2 2 =30mm=30mm。物点。物点A A的位置的位置L L1 1=-200mm=-200mm，试确定该光组中，试确定该光组中，哪一个光孔是孔径光阑。哪一个光孔是孔径光阑。F1,F21、图解法为了使各光阑和物点为了使各光阑和物点A A产生直接联系，把它们全部成像产生直接联系，把它们全部成像到物空间去到物空间去。由物点向各个像边缘引光线，得到夹角最小者所对应的光由物点向各个像边缘引光线，得到夹角最小者所对应的光阑即为孔径光阑。阑即为孔径光阑。D1D2D3解：解：1.1.由于透镜由于透镜1 1的前面没有任何光组，所以它本身就是在的前面没有任何光组，所以它本身就是在物空间的像。物空间的像。透镜透镜2 2 在透镜在透镜1 1的右边，要使它成像光线须自右向左，属于反的右边，要使它成像光线须自右向左，属于反向光路。而牛顿公式和高斯公式皆由正光路导出，符号规则向光路。而牛顿公式和高斯公式皆由正光路导出，符号规则也由正光路规定，不可随便用于反光路。也由正光路规定，不可随便用于反光路。2、解析法：方法：认为透镜方法：认为透镜2是像，求物。是像，求物。2 2、因为、因为 f1=-f1=100mm，l 2=20mm，利用高，利用高斯公式：斯公式：F1,F23.3.再求光阑再求光阑3 3被前面光组所成的像。被前面光组所成的像。必须注意：必须注意：为了求得光阑为了求得光阑3 3在物空间的像，要使它分别对透镜在物空间的像，要使它分别对透镜1 1、2 2成像。成像。同理，求得光阑3在物空间的像D1D2D3物点物点A对光阑对光阑D1 的张角的张角对D2 的张角对光阑D3 的张角u2 为最小，说明光阑像D2 限制了物点的物方孔径角，故透镜2的镜框为孔径光阑。求上例中光组的视场光阑。求上例中光组的视场光阑。f f1 1=-f-f1 1=100mm=100mm，D D1 1=40mm=40mm；f f2 2=-f-f2 2=120mm=120mm，D D2 2=30mm=30mm，d d1 1=20mm=20mm；D D3 3=20mm20mm，d d2 2=30mm =30mm，L L1 1=-200mm-200mmD1D2D3F F求出系统每一个光阑被它前面光组在物空间所成的像（此求出系统每一个光阑被它前面光组在物空间所成的像（此步骤在求孔径光阑时已经进行）步骤在求孔径光阑时已经进行）D3（孔径光阑）D2D1D1D2F1F2D333.33w1w2w3D1 对入瞳中心的张角为D2 本身是入瞳，D3对入瞳中心的张角为D3对入瞳中心的张角最小，故光阑3是视场光阑。例：例：一薄透镜焦距为一薄透镜焦距为100mm100mm，通光口径为，通光口径为40mm40mm，用作放大镜。，用作放大镜。如果人眼位于透镜后的如果人眼位于透镜后的50mm50mm的平行光路中，问人眼能看清的平行光路中，问人眼能看清的物体范围多大？的物体范围多大？例：将一个直径例：将一个直径D1=30mmD1=30mm、焦距为、焦距为f=40mmf=40mm的薄透镜做成一的薄透镜做成一放大镜，眼瞳放在透镜像方焦点放大镜，眼瞳放在透镜像方焦点F1F1上，眼瞳直径上，眼瞳直径D2=4mmD2=4mm，物面放在透镜物方焦点，物面放在透镜物方焦点F1F1上，试分析系统中的孔径光阑、上，试分析系统中的孔径光阑、视场光阑、入瞳、入窗、物方孔径角、像方视场角和线视视场光阑、入瞳、入窗、物方孔径角、像方视场角和线视场，视场内有无渐晕？场，视场内有无渐晕？例例2 2：将一个直径将一个直径D1=30mmD1=30mm、焦距为、焦距为f=60mmf=60mm的薄透镜用的薄透镜用作放大镜，若被观察物体位于透镜前作放大镜，若被观察物体位于透镜前50mm50mm处，问人眼必须处，问人眼必须位于透镜后什么位置才能看清直径位于透镜后什么位置才能看清直径80mm80mm的物平面？的物平面？例例3 3：7 7倍望远系统，视场倍望远系统，视场2w=8,2w=8,目镜焦距目镜焦距25mm,25mm,出瞳直径为出瞳直径为5mm,5mm,假定无渐晕，求孔阑、入瞳、出瞳位置，物镜和目假定无渐晕，求孔阑、入瞳、出瞳位置，物镜和目镜的口径、视场光阑口径。镜的口径、视场光阑口径。例例4 4：有一架：有一架1010倍开普勒望远镜，物镜和目镜间距为倍开普勒望远镜，物镜和目镜间距为275mm275mm，物镜的相对孔径为物镜的相对孔径为1 1：5 5，视场角，视场角2=6,2=6,求求:孔径光阑在何处孔径光阑在何处?分别求入瞳、出瞳、视场光阑的位置和大小。分别求入瞳、出瞳、视场光阑的位置和大小。例：例：200200倍显微镜的目镜焦距为倍显微镜的目镜焦距为25mm25mm，求显微镜的线视场；，求显微镜的线视场；若出瞳直径为若出瞳直径为1mm1mm，物像共轭距为，物像共轭距为195mm195mm，求显微镜的数值，求显微镜的数值孔径；物镜的通过孔径多少（均按薄透镜计算）？孔径；物镜的通过孔径多少（均按薄透镜计算）？例：有一红外望远物镜，通过口径为例：有一红外望远物镜，通过口径为25mm25mm，焦距，焦距100mm100mm，视场视场2 2w w=6,=6,问问:1):1)不加场镜时，应选多大尺寸的探测器？不加场镜时，应选多大尺寸的探测器？2 2）若探测器的光敏面为）若探测器的光敏面为3mm,3mm,需要在物镜像方焦面上放置需要在物镜像方焦面上放置一块场镜，问该场镜的焦距和口径各为多少？此时探测器一块场镜，问该场镜的焦距和口径各为多少？此时探测器应放在何处，光线才能照满光敏面？应放在何处，光线才能照满光敏面？例：望远系统由焦距分别为例：望远系统由焦距分别为100mm100mm和和20mm20mm的两正透镜构成，的两正透镜构成，出瞳直径为出瞳直径为5mm5mm，由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐，由于目镜口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数为晕系数为0.5,0.5,为了消除渐晕，需在中间像平面上加入场为了消除渐晕，需在中间像平面上加入场镜，问：在不增加目镜口径的情况下，场镜的焦距等于多镜，问：在不增加目镜口径的情况下，场镜的焦距等于多大时，可以消除渐晕？大时，可以消除渐晕？33例例1 1：P102P102照相机物镜焦距为照相机物镜焦距为50 mm50 mm，相对孔径为，相对孔径为1 1：5 5，对，对2 m2 m元的目标照元的目标照相，假定底片上像点散斑直径小于相，假定底片上像点散斑直径小于0.05mm0.05mm仍可认为成像清晰，仍可认为成像清晰，问物空间成清晰成像的最远、最近距离各为多少米？问物空间成清晰成像的最远、最近距离各为多少米？例例2：26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。卢梭27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。罗曼罗兰28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。孔子29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。达芬奇30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。叔本华谢谢！谢谢！34