一、填空题

1、光学系统中物和像具有共轭关系的原因是光路可逆。

2、发生全反射的条件是光从光密媒质射向光疏媒质，且入射角大于临界角

I

0

，其中，sinI

0

=n

2

/n

1

。

3、光学系统的三种放大率是垂轴放大率、角放大率、轴向放大率，当物

像空间的介质的折射率给定后，对于一对给定的共轭面，可提出一种放大率

的要求。

4、理想光学系统中，与像方焦点共轭的物点是轴上无穷远的物点。

5、某物点发出的光经理想光学系统后对应的最后出射光束是会聚同心光束，则

该物点所成的是实(填“实”或“虚”)像。

6、人眼的调节包含视度调节和瞳孔调节。

7、复杂光学系统中设置场镜的目的是在不影响系统光学特性的的情况下改

变成像光束的位置，使后面系统的通光口径不致过大。

8、要使公共垂面内的光线方向改变60度，则双平面镜夹角应为30度。

9、有效地提高显微镜分辨率的途径是提高数值孔径和减小波长。

10、近轴情况下，在空气中看到水中鱼的表观深度要比实际深度浅。

11．平面反射镜成像的垂轴放大率为1，物像位置关系为镜像，如果反射镜

转过α角，则反射光线方向改变2α。

二、简答题

1、望远镜与显微镜有哪些共同点和不同点？

望远镜是观看无限远物体，平行光射入平行光射出，光学间隔为零；且物镜

焦距较长，有较大的通光口径，目镜焦距较短；显微镜是观看近处物体，光学间

隔较大；且物镜焦距较小，有较小的通光口径，目镜焦距较短；它们都是由物镜、

目镜、分划构成，等等。

2、请问单像差有哪几种？当系统中分别存在不同的单像差时，对系统成像

会有什么影响？

球差、彗差、象散、场曲、畸变。前四个影响的是成像清晰度，最后一个影

响的是形变。

3、什么是景深？产生景深的原因是什么？

在景像平面上成清楚像的空间深度。产生景深的原因是接收器本身不完善造

成的。

4、发光强度：在某一方向上，单位立体角内发出的光通量的大小，表征的是辐

射体在某一方向上的发光状态。单位：？

5、光学系统对轴上点成像时会存在哪些像差？它们有什么特点？

会存在球差和位置差。

（1）球差：轴上点发出的同心光束经过光学系统后，不同的孔径角的光线

交于不同的点，相对于理想像点有不同的偏离，这就是球差。其只与系统的孔径

有关。

（2）位置差：由于不同的波长在同一介质中的折射率不同，轴上点发出

的不同波长的光经过光学系统后会聚在轴上不同的位置，这种现象就是位置

差。特点？

6、光学系统中有哪几类光栏？并概述它们的作用？

光学系统中有孔径光阑、视场光阑、渐晕光阑和消杂光光阑，其作用分别如

下：

（1）孔径光阑：决定轴上点的孔径的大小。

（2）视场光阑：决定光瞳中心的视场角，即限制系统的成像范围。

（3）渐晕光阑：限制轴外点发出的充满孔径光阑的光束，对轴上点的光束

没有限制。

（4）消杂光光阑：拦掉一部分系统杂散光，限制它们进入光学系统。

7、几何光学的基本定律及其内容是什么？

答：几何光学的基本定律是直线传播定律、独立传播定律、反射定律和折射

定律。

直线传播定律：光线在均匀透明介质中按直线传播。

独立传播定律：不同光源的光在通过介质某点时互不影响。

反射定律：反射光线位于入射面内；反射角等于入射角；

折射定律：折射光线位于入射面内；入射角和折射角正弦之比，对两种一

定的介质来说，是一个和入射角无关的常数n

1

sinI

1

n

1

sinI

2

。

8、如何区分实物空间、虚物空间以及实像空间和虚像空间？是否可按照空间位

置来划分物空间和像空间？

答：实物空间：光学系统第一个曲面前的空间。虚物空间：光学系统第一个

曲面后的空间。实像空间：光学系统最后一个曲面后的空间。虚像空间：光学系

统最后一个曲面前的空间。物空间和像空间在空间都是可以无限扩展的，不能按

照空间进行划分。

9、什么是共轴光学系统、光学系统物空间、像空间？

答：光学系统以一条公共轴线通过系统各表面的曲率中心，该轴线称为光轴，

这样的系统称为共轴光学系统。物体所在的空间称为物空间，像所在的空间称为

像空间。

10、什么叫理想光学系统？

答：在物像空间均为均匀透明介质的条件下，物像空间符合“点对应点、直

线对应直线、平面对应平面”的光学系统称为理想光学系统。

11、理想光学系统的基点和基面有哪些？其特性如何？

答：理想光学系统的基点包括物方焦点、像方焦点；物方主点、像方主点；

物方节点、像方节点。基面包括：物方焦平面、像方焦平面；物方主平面、像方

主平面；物方节平面、像方节平面。入射光线（或其延长线）过焦点时，其共轭

光线平行与光轴；入射光线过节点时，其共轭光线与之平行；焦平面上任一点发

出的同心光束的共轭光束为平行光束；物方主平面与像方主平面共轭，且垂轴放

大率为1。

12、对目视光学仪器的共同要求是什么？

答：视放大率

||

应大于1。

13、什么是理想光学系统的分辨率？写出望远镜的分辨率表达式。

答：假定光学系统成像完全符合理想，没有像差时，光学系统能分辨的最小

间隔。

望远镜的分辨率表达式：1.22/D。

14、什么是光学系统的孔径光阑和视场光阑?

答：孔径光阑是限制轴上物点成像光束立体角的光阑。

视场光阑是限制物平面上或物空间中成像范围的光阑。

15、光学系统中可能有哪些光阑？

答：限制轴上物点成像光束的口径或立体角大小的孔径光阑；限制物平面上

或物空间中成像的范围即限制视场大小的视场光阑；用于产生渐晕的渐晕光阑；

用于限制杂散光的消杂光阑。

16、、共轴光学系统的像差和差主要有哪些？

答：像差主要有：球差、慧差（子午慧差、弧矢慧差）、像散、场曲、畸变；

差主要有：轴向差（位置差）、倍率差。

二、作图题

1.求棱镜反射后像的坐标系方向

z

x

y

z

x

y

2、画出虚线框内应放置何种棱镜

y’

z’

x’

y

z

x

y’

z’

x’

y

z

x

3、画出虚线框内应放置何种棱镜

y

z

x

x’

y’

y

z

z’

x

x’

y’

4、求棱镜反射后像的坐标系方向

z’

y

z

屋脊棱镜

y’

x’

z’

x

y

z

屋脊棱镜

11、根据下列平面镜棱镜系统中的成像方向要求，画出虚线框内所需的反射棱镜

类型。

x

o

y

o

1

z

x

z'

o

2

o'

x'

y'

费马原理：光线沿光程为平稳值的路径而传播。

P

L(QP)n(r)ds

Q

(l)

平稳值

平稳值的三种基本的含义：

极小值-常见情况，常数-成像系统的物像关系

极大值-个别现象

由费马原理推导反射定律，折射定律

傍轴条件

与光轴成微小角度的傍轴光线，他们的入射角和折射角都很小，满足近似条件：

tanisinii,tani



sini



i



伽里略望远镜：物镜焦距为正，目镜焦距为负

Г>0，成正像

不须加倒像系统

体积较短

系统中不存在实像，不能安装分划板，无法进行测量和瞄准

常用于观察

开卜勒望远镜：物镜和目镜的焦距均为正

Г<0，成倒像

通常须加倒像系统

体积较长

系统中存在实像，可安装分划板，进行测量和瞄准

军用光学仪器