王文生 - 应用光学习题集答案(7)

2019-07-13 17:16

(4)lr? (5)lp?11????1m

R?(?1)111???0.11m R?A?1?82.一放大镜焦距f??25mm,通光孔径D?18mm,眼睛距放大镜为50mm,像距离眼睛在明视距离250mm,渐晕系数K?50%,试求:(1)视觉放大率;(2)线视场;(3)物体的位置。((1)9(2)10mm(3)-22.2mm)解:(1)??1? (2)2y?250P'??9 f'f'

500h500?9??10mm ?P'9?50111 (3)??

l'lf'111 ??250?50l25 l??22.2mm

????33.一显微镜物镜的垂轴放大倍率,数值孔径NA?0.1,共轭距L?180mm,

物镜框是孔径光阑,目镜焦距

fe??25mm。

(1)求显微镜的视觉放大率;

(2)求出射光瞳直径;

(3)求出射光瞳距离(镜目距);

(4)斜入射照明时??0.55?m,求显微镜分辨率;(5)求物镜通光孔径;

(6)设物高2y?6mm,渐晕系数K?50%,求目镜的通光孔径。解:(1)???0?e??3?

250??30 25500NA?1.67mm ?

(3)l'?l?180 l??45

l' ????3 l'?135

l (2)D'?

111???lz'?29.6mm lz'?135?25fe'0.5?0.5?0.00055??0.00275 NA0.1 (5)D?2?NA?l?2?0.1?45?9mm (6)

De?2?tan?'?lz' (4)??tan?'?y'??yy?3?De?21.33mmy'fe'

4.欲分辨0.000725mm的微小物体,使用波长??0.00055mm,斜入射照明,问: (1)显微镜的视觉放大率最小应多大(2)数值孔径应取多少合适 解:(1)

??0.5?NA0.5?0.00055

NA?NA?0.379??500NA?1900.000725?(2)

??500NA?NA?0.38

5.有一生物显微镜,物镜数值孔径NA?0.5,物体大小2y?0.4mm,照明灯丝面积12×12mm2,灯丝到物面的距离100mm,采用临界照明,求聚光镜焦距和通光孔径。 解: u

L

(1)

L?l'?l?100??y'0.4l'?? y1.2l111??l'lf'∴f'?18.75mm

(2)2D?2sinu?l'?2?25?0.5?25mm

6.为看清4km处相隔150mm的两个点(设1′=0.0003rad),若用刻卜勒望远镜观察,则:(1)求刻卜勒望远镜的工作放大倍率; (2)若筒长L?100mm,求物镜和目镜的焦距;

(3)物镜框是孔径光阑,求出射光瞳距离; (4)为满足工作放大率要求,求物镜的通光孔径;(5)视度调节在?5D(屈光度),求目镜的移动量;(6)若物方视场角2??8?,求像方视场角;(7)渐晕系数K?50%,求目镜的通光孔径。 解:(1)??60???????

150400000060????8

180??60?60?(2)

fo????fe? fo??fe??L∴fo??88.9mm;fe??11.1mm (3)

111??12.5mm ???lz??lzLfe(4)D?2.3??18.4mm

5fe?2??0.62mm (5)x??1000(6)??tan???tan???0.5594????58.4? tan?(7)De?2Ltan??14mm 7.一刻卜勒望远镜,物镜焦距

f0??200mm,目镜的焦距

fe??25mm,物方视场

角2??8?,渐晕系数K?50%,为了使目镜通光孔径焦平面上放一场镜,试:(1)求场镜的焦距;

D?23.7mm,在物镜后

(2)若该场镜是平面在前的平凸薄透镜,折射率n?1.5,求其球面的曲率半径。

解:(1)

??fo?tan?????fetan?????28.18mm ??lzD?tan???e??2lz?111?????lzlzfe?????90mm l??lz?fe???f场111?????l'lf场??(2)

??(n?1)(?1??2)???r2??45mm

已知r1????1?0?8.有一台35mm的电影放映机,采用碳弧灯作光源,要求银幕光照度为100lx,

82L?1.5?10cdm放映机离开银幕的距离为50m,银幕宽7m,(碳弧灯的亮度),

求放映物镜的焦距、相对孔径和视场。

解:

f??

l???1????y?y?tan????l?f?(1??)??f'?156.7mm??D???2(1??)E???2?'?11.6? ???Lf???D?0.294(??1)??7000f'?????22??y?16?????9.一个照明器由灯泡和聚光镜组成,已知聚光镜焦距f'?400mm,通光孔径

D?200mm要求照明距离5m远直径为3m的圆,试问灯泡应安置在什么位置。

解:

?l' 5000mm

?l'?l'?5000??1001500????l??188.67mm 111????l'lf'?

10.已知液晶电视屏对角线为3in(762mm),大屏蔽对角线尺寸为100in(2540mm),投影距离(即投影物镜到屏幕的距离)为3100mm,如果要求投影画面对角线在45~90in(1143~2286mm)之间连续可调,试求投影变焦物镜的焦距和视场为多大(焦距100~193.75mm; 视场40.50~20.90) 解:

l'y'???ly???f'?100~193.75mm

111???l'lf'??tan??y???40.5?~20.9? 2l82L?1.5?10cdm11.用电视摄相机监视天空中的目标,设目标的光亮度为,光

学系统的透过率为0.6,摄象管靶面要求照度为20lx,求摄影物镜应用多大的光

圈。 解:

1??L4E'??F?7.7 2F12.设计一激光扩束器,其扩束比为10×,筒长为220mm,试: (1)求两子系统的焦距f1?和f2?;(2)激光扩束器应校正什么像差

r2?r3??

(3)若用两个薄透镜组成扩束器,求透镜的半径(设n?1.6,解:(1)

)。

???f2????f1??20mm?f1???

?f?200mm?2f1??f2??L??(2)主要校正球差 (3)


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