在职硕士《光学系统设计》课程期末考试试卷(2017-2018)
一、选择题:(2分/题共16分)
1、在望远镜和单线透镜转像系统光路图中,通过场镜边缘的光线必通过( )
A像面中心 B像面边缘 C转像透镜中心 D转像透镜边缘 E以上都不对
2、以下不属于成像光学系统质量评价的是( )
A波像差 B分辨率 C传递函数 D光谱分辨率 E点扩散函数 F以上都属于 G以上都不属于
3、考察显微镜和柯拉照明系统图,可以发现通过光源中心的光线必须通过( )
A物面的中心 B物镜的中心 C物镜入瞳的中心 D以上都不对
4、关于通常所用非球面公式中的二次项,以下说法正确的是( )
A这项将影响焦距 B这项与顶点处的曲率无关 C这项不影响焦距 D以上都不是
5、具有较长工作距离的广角镜头应采用( )
A正负组合负组在前的系统B正负组合正组在前的系统C两正光组组合的系统D以上都不是
6、在优化设计中,各广义像差的权重和以下几种因素有关( )
a像差的量贯b像差的重要性c像差关于结构参数变化的灵敏度d像差的目标值
A4种 B3种 C2种 D1种 E没有
7、以下光线中,属于近轴光线的是( )
A和光轴靠近,夹角很小B和光轴远离,夹角很小 C和光轴靠近,夹角任意 D和光轴远离,夹角任意
8、当点列图RMS半径和GEO半径均为0时,说明( )
A该系统为理想光学系统,点物一定成点像;B该系统为理想光学系统,能量集中于一个点;C该系统为理想光学系统,能量集中度趋于衍射极限;D以上都不是
BCCCBCAC
二、填空题(2分/空,共38分)
1、根据色差公式,当光在各向同性均匀介质中传播时,( )产生色差。当传播到两种介质的光谱分界面时,如果两边的( )相待,则不会产生色差。
2、在通常据说的七种初级像差中,不影响成像清晰度的是( ),产生彩色圆形弥散斑的为( ),产生彗星形状弥散斑的是( )。
3、线性成像透镜应满足( )远心光学系统。其像面弯曲( )校正。
4、对于激光,要获得尽可能小的束腰,应采用( )焦距透镜,并且入射激光的束腰距离透镜要尽量( );要获得尽可能好的准直效果,应采用( )焦距透镜,并且入射激光的束腰位于( )。
5、如图所示的光学系统,要加一个非球面以校正球差,则该非球面应位于( );如果加一个非球面校正畸变,则该非球面位于( )。
6、考察轴外像差概念图,宽光束子午像面弯曲是上下光线的交点到( )的( )距离。当像散为零时的像面弯曲称为( ),校正这种像面弯曲的唯一方法是( )。
7、单负透镜恒产生( )球差。
8、显微镜在调换物镜时,要求物面不变,物镜的像面不变,共轭不变,称为( )条件。
答:1、不会,折射率;2、畸变,位置色差,彗差;3、像方,需要;4、短,远,长,前焦面。5、孔径光阑附近,远离孔径光阑;6、像面,沿轴,匹兹凡和,以正负光焦度分辨校正。
三、简答题:(共19分)
1、根理说明,付里叶变换透镜当物面在无穷远时入瞳面为输入面,当物面在输入面时入瞳面在无穷远。(8分)
2、班里序号为奇数的同学通过分析提出线性成像透镜的畸变要求。序号为偶数的同学通过分析提出傅里叶变换透镜的畸变要求。(8分)
3、图中物方为空气,请序号为偶数的同学画出物方第一近轴光线,序号为奇数的同学画出物方第二近轴光线。(3分)
答:1、傅里叶变换透系统的光阑在输入面和频谱面上,一个为孔径光阑时,另一个为视场光阑。题目中的两种情况分别对应孔径光阑在前焦面(像方远心)和孔径光阑在后焦面(像方远心)。
2、常规光学系统无畸变为y'=f'tanU;而傅里叶变换系统要求y'=f'sinU,因此其畸变为delta y'=f'(tanU-sinU)。
常规光学系统无畸变为y'=f'tanU;线性成像系统要求y'=f'theta,因此其畸变为delta y'=f'(theta-tan\theta)
3、略
四、计算题:(共27分)
1、在图3号,y轴向上,x轴向内,z轴向右,光从点A(0,20,-20)发出,经过平面MM一次折射到达B(0,-20,x)点,其中z值等于你在本班的序号。平面MM是y=0平面。A所在空间的折射率为1,B所在空间的折射率为1.5,根据费马原理,求折射点P的坐标。要求从光程开始,写出完整的计算过程,特别是如何运用费马原理,直到最终得到P点坐标(7分)
2、图4是某光学系统对0度和4度视场成像得到的有离焦时的弥散斑,图中单位为微米,上排是0度,下排是4度视场,并在其下标出了沿轴坐标。若轴上点高斯像面在45处。也就是图中最右上的小点为轴上高斯像点。试大致估算:子午像面弯曲,弥矢像面弯曲,像散。(6分)。
3、某光学系统中可变结构参数向量为x=(x1,x2)…………