光学设计cad试题(一)

光学系统设计(一)

一、单项选择题(本大题共 20小题。每小题 1 分,共 20 分)

在每小题列出的四个备选项中只有一个是正确的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.主光线与光轴所确定的平面叫做 ( B )。 A.弧矢平面 B.子午平面 C.焦平面 D.像平面 2.共轴球面系统中,轴上点像差有 ( C )。

A.球差和彗差 B.球差和倍率色差 C.球差和位置色差 D. 彗差和倍率色差

3.通常情况下观察像差时,除0视场和边缘视场外,还应注意的一个视场为 ( A )。 A.0.707视场 B. 0.5视场 C. 0.3视场 D. 0.85视场 4.F光边缘光球差与C光边缘光球差之差也等于 ( A ) 。 A.边缘光和近轴光色差之差 B. 边缘光和近轴光球差之差 C.F光和C光近轴光球差之差 D. F光和C光近轴光色差之差 5.望远镜的放大率是指 ( D )。 A.垂轴放大率 B.轴向放大率 C.角放大率 D.视觉放大率

6.下面各像差中能在像面上产生彩色弥散斑的像差有( D )。 A.球差 B.场曲 C.畸变 D.倍率色差 7.不会影响成像清晰度的像差是 ( C )。 A.二级光谱 B.彗差 C.畸变 D.像散

8.下列光学系统中属于大视场小孔径的光学系统是 ( C )。 A.显微物镜 B.望远物镜 C.目镜 D. 照相物镜 9.正弦差属于小视场的 ( B )。 A.球差 B. 彗差C. 畸变 D. 色差

10.初级子午彗差和初级弧矢彗差之间的比值为 ( A )。 A.3:1 B.4:1 C.5:1 D.2:1

11.下列光学元件中,任何情况下都不会产生场曲的是 ( B )。 A.厚凸透镜 B.平行平板 C.球面反射镜 D.不晕透镜 12.下面光学元件中不产生色差的是 ( A )。

A. 球面反射镜 B. 薄凸透镜 C. 薄场镜 D. 薄双胶合物镜

13.薄双胶合物镜置于球面反射镜球心,光阑与球心重合,则系统彗差最小可以为 ( A. 0.4 B. 0.25 C. 0.1 D. 0

14.场景置于系统中,除产生场曲外,还可产生 ( D )。 A.球差 B.彗差 C.像散 D.畸变 15.厚透镜的场曲公式为 ( C )。 A. S2nIV?Jn-1(1r?1) B. Sn?111IV?J21r2n(r?)

2r1C. SIV?J2n?1n(1r?1) D. Sn11IV?J2(?r)

1r2n-1r2116.波像差就是实际波面与理想波面之间的 ( A )。

A.光程差 B.几何像差 C.离焦量 D.距离差 17.在进行目镜光学系统设计时,应 ( B )。 A.正追光线 B.倒追光线

C.从中间向两侧进行光线追迹 D. 从两侧向中间进行光线追迹

18.显微镜常采用的一种照明方式是,将光源通过聚光镜成像在物平面上,称之为( A.反射式照明 B.透射式照明 C.克勒照明 D.临界照明 19.下列软件中不属于光学设计软件的是 ( C )。

A. ZEMAX软件 B.OSLO软件 C. Lensview软件 D.CODE V软件 20.低倍显微物镜的光阑位置 ( A )。 A. 与物镜重合 B. 与目镜重合

D )。 D )。 C. 与中间像面重合 D. 位于物镜后方焦平面处 二、填空题(本大题14小题。每空1分,共20 分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。

21.单个折射球面的三对无球差点位置是 球心处 、 顶点处 、 齐明处 。

22.在表示畸变时,通常采用相对畸变,其表达公式为23.一双胶合薄透镜组,若CI?0,则CII? 0 。

24.七种初级像差中,仅与孔径光阑大小有关的单色像差是球差 。

25.一双胶合透镜光焦度为正,在透镜组中的正透镜采用 冕牌 玻璃,透镜组中的 负透镜采用 火石 玻璃。

26.密接薄双胶合系统,为消除色差,两透镜光焦度应分别满足公式 27.一同心弯月镜在空气中,其前后节点在其两面的公共球心处,其前后主点在其 两面的公共球心处 。

28.对于玻璃等折射材料,除折射率的参数外,还有一重要参数为阿贝常数 ,其公式为 29.若光阑与相接触薄透镜系统重合时,可消除的单色像差为 畸变 。 30.球差在像面上的体现形式是 圆 形的。

31.在球差的级数展开形式中,常数项的值为 0 。

32.复消色物镜是指在透镜的0.707hm位置处,将 二级光谱 校正为0。 33.对F光和C光校正了色差后,相对于D光的二级光谱公式为 。

34.在ZEMAX光学设计软件中,描述焦距的操作数为 EFFL 。 三、名词解释(本大题共5 小题。每小题2 分,共 10 分)

35.像差:实际光学系统所成的像和近轴区所成的像之间的差异称为像差

36.子午场曲:某一视场的子午像点相对于高斯像面的距离称为子午像面弯曲,简称子午场曲

37.二级光谱:如果光学系统已对两种色光校正了位置色差,这两种色光的公共像点相对于第三种色光的像点位置仍有差异,该差异称为二级光谱

38. 色球差:F光的球差和C光的球差之差,称为色球差,该差值也等于边缘光和近轴光色差之差

39.渐晕:轴外点成像光束的宽度较轴上点成像光束的宽度要小,造成像平面边缘部分照度要比像平面中心部分照度低的现象,称为渐晕

四、简答题(本大题共 6 小题。每小题 5 分,共30 分)

40.一物体的峰-谷比(peak to valley)是0.23?,问是否满足Rayleigh条件?

答:满足Rayleigh条件,因为根据Rayleigh判断,实际波面和参考波面之间的最大波像差(峰谷比)不超过0.25?时,此波面可看作是无缺陷的成像质量较好

41.在七种几何像差中,仅与孔径有关的像差有哪些?仅与视场有关的像差有哪些?与视场和孔径都有关系的又有哪些?

答:仅与孔径有关的像差有:球差、位置色差;仅与视场有关的像差有:像散、场曲、畸变、倍率色差;与视场和孔径都有关系的有:彗差 42.一物体置于折射球面的球心处,其像在哪?放大倍率多少?若物在球面顶点,其像又在何位置?放大倍率多少? 答:像分别在球心处和顶点处,放大倍率分别为 1/n 和1

43. 什么是焦深,若像面向前或向后离焦半倍焦深,引起的波像差多大?

答:(1)实际像点无论在高斯像点之前或之后范围内,波像差都不会超过1/4 波长,所以把

定义为焦深,即 ??

(2)引起的波像差为λ/4。

44. 近视眼应佩戴何种透镜加以矫正?为什么?

答:应佩戴凹透镜加以矫正,使光线经过水晶体后发散,重新汇聚到视网膜上

45. 在对称式光学系统中,当???1时,哪几种初级像差可以得到自动校正?其它初级像差有何特性? 答:垂轴像差:彗差、畸变、倍率色差均为0。

轴向像差:球差、像散、场曲、位置色差均为半部系统相应像差的两倍 五、综合应用题(本大题共 2 小题。每小题10 分,共20分)

46.设计一齐明透镜,第一面曲率半径r1??95mm,物点位于第一面曲率中心处,第二球面满足启明条件,若该透镜厚度d?5mm,折射率n?1.5,该透镜位于空气中,求 (1)该透镜第二面的曲率半径; (2)该启明透镜的垂轴放大率。 解:(1)根据题意得,物点发出光线经第一面后按直线传播,相对于第二面,其物距l2=-95-5=-100mm 根据齐明条件l2=(n2+n2*)r2/ n2 可得:r2=60mm

(2)l2*=(n2+n2`)r2/ n2*=2.5/1*(-60)=-150mm

由垂轴放大率公式得β1=1/1.5、β2=2.25 故β=β1β2=1.5

47.一个光学系统,已知其只包含初级和二级球差,更高级的球差可忽略不计。已知该系统的边光球差为

??0,0.707带光球差为?L0707???0.015,求: ?Lm1)分别求出0.5和0.85带光线的球差; 2)写出边缘光的初级和高级球差。

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