资源描述
一 平 行 光 从 左 侧 入 射 ， 与 光 轴 距 离 为 h 1 由 题 目 中 的 四 个 式 子 得 : 带 入 数 据 由 带 入 数 据 得 ， 由 带 入 数 据 得 ， 即 延 长 入 射 的 平 行 光 线 和 出 射 光 线 ， 使 之 交 于 一 点 ， 通 过 作 垂 直 与 光 轴 的 平 面 ， 即 为 像 方 平 面 。 设 出 射 光 线 与 右 侧 透 镜 交 点 距 离 光 轴 h 2 ,则 在 近 轴 条 件 下 ， 1 1 1 1 1 1 n l r r n n 1 29.368l 2 1 1 l l d 2 24.368l 2 2 2 2 2 2 2 n n n n l l r 2 13.783l 13.783 F l B B 2 2 2 h l u 由 和 ， 得 到 现 在 假 设 平 行 光 从 右 侧 入 射 ， 与 光 轴 距 离 为 h 2 由 得 ， 则 由 ， 得 ， 即 2 1 1 1 h h d u 1 2 h f u 2 1 1 1 1 16.611 1 1 l f d n r n 2 2 2 2 2 2 n l r r n n 2 146.8429l 1 2 1 141.8429l l d 1 1 1 1 1 1 1 n n n n l l r 1 16.046l 16.046 F l 延 长 入 射 的 平 行 光 线 和 出 射 光 线 ， 使 之 交 于 一 点 ， 通 过 作 垂 直 与 光 轴 的 平 面 ， 即 为 像 方 平 面 。 设 出 射 光 线 与 右 侧 透 镜 交 点 距 离 光 轴 h 1 ,则 在 近 轴 条 件 下 ， 及 得 ， A A 1 1 1 h lu 1 2 1 2 h h d u 2 1 h f u 1 1 2 2 2 16.611 1 1 l f d n r n 第 三 次 作 业 1 当 时 ； 0 1 1 300, 2L U 当 时10; 1 f c hL 3 物 体 位 于 球 心 之 外 物 体 位 于 球 心 和 焦 点 之 间 物 体 位 于 焦 点 和 球 面 顶 点 之 间 4 当 时 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 l f 2l f 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 l f 2 f l 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 0l 2 f l 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 l f 2l f 当 的 轴 上 物 点 ， 像 平 面 如 图 所 示 l f 5 当 轴 上 物 点 时 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示l f fl c 2 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示fl c fl c 2 1 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 0l fl c 2 1 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 fl c 当 ， 像 平 面 如 图 所 示 fl c 2 当 轴 上 物 点 ， 像 平 面 如 图 所 示 l f 6 由 牛 顿 公 式 ， 得 xx ff 2 5625f x x x , 0 x x f 10 , 0.5625x m x mm 8 , 0.703x m x mm 6 , 0.9375x m x mm 4 , 1.406x m x mm 2 , 2.813x m x mm 7 由 垂 轴 放 大 率 得 则 ， 1 f x x f E ,f x f x 2l f 2l f 10 12 17 由 则 又 得 5000 300 200 l l 357.14l 1 1 1 l l f 68.188 1 - 1 1 fl l 补 充 作 业 1： 透 镜 参 数 如 下 ： 1 1 2 10 5 50 r d r 1 1 2 2 1.0 1.5163 1.0 n n n n 求 该 透 镜 的 主 平 面 和 焦 点 位 置 ？ O O 要 求 ： 1.采 用 追 迹 的 方 法 求 解 2. 采 用 双 系 统 组 合 的 方 法 求 解 并 对 两 种 方 法 就 行 比 较 补 充 2 求 该 光 线 的 共 轭 出 射 光 线 补 充 3 讨 论 下 面 各 透 镜 的 主 平 面 与 焦 点 的 正 负 补 充 4 补 充 5 第 四 次 作 业 1. 由 平 面 镜 成 像 性 质 知 像 应 在 平 面 镜 前 方 150mm处 由 c c c mmlll l l mmll 600 2 1 150 211 1 1 22 E c c c mml mml l l mmll 150 300 2 1 450 1 1 1 1 11 mmf fll 100 111 11 c c c 2. 由 ， 得 则 ， 又 因 为 ， 所 以 得 故 450 1 f x x E 450 x mm 900L x f mm n n n n f f r r f 1 1.5 0 15l 10l mm 890s L l mm 假 定 初 始 坐 标 系 为 输 出 坐 标 系 为 物 镜 目 镜 mm115 L s 5 斜 方 棱 镜 的 展 开 厚 度 则 所 以 目 镜 离 棱 镜 出 射 面 距 离 s为 160+16-115-30=31mm 2 45L D mm 30 5.1 45 n L L 6： 假 定 望 远 镜 物 镜 的 焦 距 为 80mm， 通 光 口 径 为 20mm， 半 视 场 角 为 =5 0 ， 在 它 后 面 50mm处 放 一 个 直 角 屋 脊 棱 镜 90 0 2， 求 棱 镜 的 尺 寸 和 像 面 位 置 。 解 ： 其 展 开 图 为 ： 像 高 ： 棱 镜 前 表 面 口 径 ： mmfy 145tan802tan2 uu D Z mmD 25.16)710( 80 5080 72 u u 展 开 厚 度 ： 等 效 空 气 层 厚 度 ： 像 的 位 置 : (距 棱 镜 后 表 面 距 离 ) 棱 镜 后 表 面 口 径 ： 取 直 径 大 的 为 棱 镜 口 径 ： mmDL 28732.1 mm n L e 5.18 5163.1 n mms 5.115.185080 mmD 86.14)710( 80 5.185080 72 u u mmD 25.16 1.有 两 薄 透 镜 L1和 L2的 口 径 分 别 为 6cm和 4cm, 在 L1和 L2距 L2为 2cm处 有 一 直 径 为 6cm的 小 孔 光 阑 ， 物 点 位 于 L1前 方 12cm处 ， 求 孔 径 光 阑 、 入 射 瞳 孔 、 出 瞳 的 位 置 及 大 小 cmf 9 1 cmf 5 2 cmd 5 第 五 次 作 业 25.0 12 3 tan 1 u cml fll 5.4 11 1 1 cmy l l y y 5.4 L1对 物 点 的 张 角 为 小 孔 光 阑 在 物 空 间 的 共 轭 像 ， 由 高 斯 公 式 得 27.0 5.412 5.4 tan 2 u L2对 L1成 像 ， 由 高 斯 公 式 得 cml fll 25.11 11 1 1 cmy l l y y 5.4 19.0 1225.11 5.4 tan 3 u 213 tantantan uuu 所 以 L2是 孔 径 光 阑 cml 25.11 cmyD 92 由 于 入 射 瞳 孔 是 孔 径 光 阑 在 物 空 间 的 共 轭 像 所 以 由 以 上 结 论 所 以 入 射 瞳 孔 位 置 为 L1前 11.25cm处 入 瞳 大 小 孔 径 光 阑 在 系 统 像 空 间 所 成 的 像 为 出 瞳 所 以 L2为 出 瞳 2.两 个 薄 透 镜 L1、 L2的 孔 径 为 4.0cm， L1为 凹 透 镜 ， L2 为 凸 透 镜 ， 它 们 的 焦 距 分 别 为 8cm和 6cm， 镜 间 距 离 为 3cm， 光 线 平 行 于 光 轴 入 射 。 求 系 统 的 孔 径 光 阑 、 入 瞳 和 出 瞳 及 视 场 光 阑 cml fll 18.2 11 1 cmcmy l l y y 245.1 ? 解 ： L2对 L1成 像 ， 由 高 斯 公 式 在 轴 上 的 孔 径 角 L1大 于 L2， 所 以 L2为 系 统 的 孔 径 光 阑 入 瞳 即 为 L2对 L1成 像 ， 在 L1前 方 2.18cm处 ， 口 径 为 2y=2.9cm 出 瞳 为 L2， 视 场 光 阑 为 L1 ,50 mmf 5/1/ fD ) 11 ( 11 ) 11 ( 11 2 1 flD z ll flD z ll cml cml 67.1 48.2 2 1 3.照 相 物 镜 ， 2m远 处 目 标 照 相 ， 假 定 底 片 上 像 点 弥 散 斑 直 径 小 于 0.05mm仍 可 认 为 成 像 清 晰 ， 问 物 空 间 能 清 晰 成 像 的 最 远 、 最 近 距 离 各 位 多 少 ？ 解 ： 由 公 式 所 以 物 空 间 能 成 清 晰 像 的 最 远 距 离 为 2.48cm， 最 近 距 离 为 1.67cm 1.人 工 照 明 下 阅 读 时 ， 纸 面 光 亮 度 应 大 于 10 cd/m 2 ， 假 定 白 纸 的 漫 反 射 系 数 为 0.75， 用 60W充 气 钨 丝 灯 照 明 ， 光 视 效 能 为 15 lm/W。 求 当 灯 泡 离 纸 面 距 离 不 大 于 多 少 时 ， 才 能 产 生 所 要 求 的 光 亮 度 ？ （ 假 定 纸 面 与 照 射 光 线 方 向 垂 直 。 ） 钨 丝 灯 的 总 光 通 量 lm9001560 u KPd 钨 丝 灯 的 发 光 强 度 cd4900 ddI 垂 直 照 射 纸 面 形 成 的 光 照 度 lx4900 22 rrIE 纸 面 漫 反 射 的 光 通 量 lm490075.075.0 2 rdAEdA u u 纸 面 光 亮 度 222 mcd10490075.0 u rdAL S m3076.14090075.0 2 |u r 第 六 次 作 业 2面 积 为 1 cm 2 的 单 面 发 光 圆 盘 是 一 个 朗 伯 光 源 ， 光 亮 度 为 1500 lm/(m 2 sr)， 求 最 大 发 光 强 度 I 0 与 发 光 面 法 线 30度 角 方 向 上 的 发 光 强 度 I 30 圆 盘 发 出 的 总 光 通 量 及 光 出 射 度 。 dA I dA I L N T T cos 最 大 发 光 强 度 cd15.0101500 4 0 u LdAII N 30度 角 方 向 发 光 强 度 cd1299.0 2 3 10150030cos 4 30 |uu D LdAI 总 光 通 量 lm4712.0101500 4 |uu LdA 光 出 射 度 2 lm/m47121500 |u dA LdA dA M 3.太 阳 表 面 的 辐 亮 度 为 2 107w（ srm2） ， 要 求 通 过 聚 光 镜 所 成 亮 斑 像 的 中 心 辐 照 度 为 1.5 107w/m2, 问 聚 光 镜 相 对 孔 径 D/f 应 取 多 大 ？ 假 定 聚 光 镜 焦 距 为 50mm， 问 集 中 在 太 阳 光 斑 像 上 的 辐 射 通 量 多 大 ？ 已 知 太 阳 半 径 为 7 108m， 太 阳 到 地 球 距 离 为 1.5 1011m 解 ： 求 聚 光 镜 的 相 对 孔 径 222 ) ( 4 1 sin) ( f D Lu n n LE eee SS 9.0 102 105.14 7 7 uu uu Sf D 求 太 阳 光 斑 大 小 00467.0 105.1 107 tan 11 8 u u l r u 日 太 阳 光 斑 像 半 径 mmufy 234.000467.050tan u 日 太 阳 光 斑 像 面 积 2722 2 107.117.0234.0 mmmyA u u SS 日日 求 太 阳 光 斑 像 上 的 辐 射 通 量 WAE ee 56.2107.1105.1 77 uuu ) 日
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