在职硕士《光学系统设计》课程期末考试试卷(2017-2018)

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)…………