2021 光学系统设计与工艺(北京理工大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2021-02-28到2021-06-10

【作业】第一章 光学系统像质评价-1 作业1

1、 问题:检验实际光学系统成像质量的常用方法有哪几种？
评分规则: 【 分辨率检验：在检验时将分辨率板作为物平面，通过被检验光学系统成像。假定在像平面上所能分辨的最小间隔为δ，那么它的倒数即为该系统的分辨率，用μ表示。
星点检验：将一个发光点作为物点，通过被检验光学系统，将形成一个弥散斑，根据弥散斑大小和能量分布情况，评定被检系统的成像质量。
】

2、 问题:在光学系统设计阶段评价成像质量的方法有哪几种？
评分规则: 【 几何光学方法：包括几何像差、波像差、点列图、几何学传递函数等
物理光学方法：包括点扩散函数、相对中心强度、物理光学传递函数等
】

3、 问题:什么是色差？光学系统中色差有哪几种？色差如何校正？
评分规则: 【 光学系统中介质对不同波长光线的折射率是不同的。当对无限远物体成像时，不同颜色光线所成像的位置也就不同，像高也会随之改变。前者形成轴向色差，后者形成垂轴色差。色差的校正可以采用1.不同色散不同折射率玻璃的组合 2.采用折衍混合的技术 3.采用反射镜
】

4、 问题:共轴光学系统轴上点有哪几种像差？
评分规则: 【 轴向色差
球差
】

5、 问题:什么是光学系统的像差？存在像差时对系统成像会有什么影响？
评分规则: 【 像差是光学系统所成的理想像与实际像之间的差异。像差会影响光学系统的成像质量，影响光学系统的分辨率，影响光学系统的实际使用效果。
】

6、 问题:请列举出，在光学系统中的曲面方程里，基准二次曲面系数K的值与面型的关系。
评分规则: 【 K<0 双曲面K=0 抛物面0<K<1 椭球面K=1 球面K>1 扁球面
】

【作业】第一章 光学系统像质评价-2 作业2

1、 问题:轴外像点有哪几种像差和色差？
评分规则: 【 球差，慧差，像散，场曲，畸变，垂轴色差
】

2、 问题:什么叫共轴光学系统的子午面和弧矢面？
评分规则: 【 子午面：y 主光线和光轴共同决定的平面弧矢面：x  过主光线和子午面垂直的平面
】

3、 问题:什么叫波像差？什么情况下可以认为系统质量与理想光学系统没有显著差别?
评分规则: 【 波像差：实际波面和理想波面之间的光程差1/4波长
】

4、 问题:什么是理想光学系统的分辨率？什么是衍射分辨率？理想光学系统衍射分辨率的公式是什么?
评分规则: 【 理想光学系统的分辨率，就是完全没有像差、成像符合理想的光学系统所能分辨的最小间隔。衍射分辨率的判定主要依据两个像点间能够分辨的最短距离来判定，其约等于中央亮斑的半径R。R=0.61λ/n’sinU’max
】

5、 问题:试说明望远镜、照相物镜、显微镜物镜的分辨率表示方法
评分规则: 【 望远镜 α=1.22λ/D=140“/D照相物镜 N=1/1.22λF=1500/F显微镜d=0.61λ/NA
】

6、 问题:光学传递函数的物理意义是什么？还有什么别的像质评价指标？
评分规则: 【 光学传递函数：反应系统实际成像质量的评价指标点列图：光线直接追迹到像平面包围圆能量：以像面上主光线或中心光线为圆心，以离开此点的距离为半径做圆，以落入此圆的能量和总能量之比来表示。
】

7、 问题:什么叫空间频率，截止频率和特征频率？
评分规则: 【 空间频率体现空间分布的特征，μ=1/p（lp/mm），p是空间中的周期截止频率：即便是对于理想光学系统，其光学传递函数超过一定空间频率后也为零。该空间频率成为系统的截止频率。特征频率：为了进一步简化，也可以直接选用若干指定空间频率的传递函数值表示，这些选用的空间频率成为特征频率。
】

8、 问题:某口径为1m的天文望远镜，能分辨的最小角度为0.14。如果雷达使用的无线电波波长为5mm，要得到0.14的分辨率，雷达天线尺寸需要多大？
评分规则: 【
】

9、 问题:有一架显微镜，视放大率为45x ，出瞳直径为2mm，问显微镜物镜的理想分辨率多大？(假定波长为555nm)
评分规则: 【
】

第一章 光学系统像质评价-2 单元测验1

1、 问题:检验实际光学系统成像质量的常用方法有
选项：
A:优选法择优选择光学元件
B:牛顿法看光学元件干涉圆环数量
C:在平行光管上检验分辨率
D:用显微镜看光学系统的像
答案: 【在平行光管上检验分辨率】

2、 问题:在光学系统设计阶段评价成像质量的方法有
选项：
A:分辨率检验
B: 干涉条纹检验
C:光学传递函数
D:星点检验
答案: 【光学传递函数】

3、 问题:渐晕的定义是
选项：
A:轴外光束口径比轴向光束口小，造成轴外像点比轴上像点暗的现象
B:轴向光束口径比轴外光束口小，造成轴向像点比轴外像点暗的现象
C:光学系统前端口径小，后端口径大的现象
D:孔径光阑位在中间，造成轴外像点比轴上像点暗的现象
答案: 【轴外光束口径比轴向光束口小，造成轴外像点比轴上像点暗的现象】

4、 问题:共轴光学系统轴上点有哪几种像差？
选项：
A:宽光束子午场曲
B:宽光束弧矢慧差
C:细光束像散
D:球差，轴向色差
答案: 【球差，轴向色差】

5、 问题:什么叫共轴光学系统的子午面？
选项：
A:由主光线和光轴决定的平面
B:由边缘光线和光轴决定的平面
C:由主光线和细光束决定的平面
D:和像平面垂直的平面
答案: 【由主光线和光轴决定的平面】

6、 问题:提高望远镜的衍射分辨率的方法有
选项：
A:增大物镜焦距
B:将孔径光阑前移，增大物镜口径
C:减小物镜和目镜之间的距离
D:增大入瞳直径
答案: 【增大入瞳直径】

7、 问题:提高照相物镜的衍射分辨率的方法有
选项：
A:增大照相物镜口径
B:增大照相物镜相对孔径
C:增大照相物镜物方视场角
D:减小像面直径
答案: 【增大照相物镜相对孔径】

8、 问题:什么叫孔径光阑？什么叫视场光阑？
选项：
A:限制成像光束口径的光阑叫做孔径光阑，限制成像范围的光阑叫做视场光阑
B:望远镜物镜框称为孔径光阑，照相物镜后面的可变光阑称为视场光阑
C:孔径光阑就是系统中口径最大的那个元件的口径，视场光阑就是分划板口径
D:孔径光阑就是入射口径最大的孔，视场光阑就是物方视场角最大的那个元件
答案: 【限制成像光束口径的光阑叫做孔径光阑，限制成像范围的光阑叫做视场光阑】

9、 问题:如果一个光学系统由两个分系统构成，两个分系统的MTF分别为0.5和0.6，则组合系统的MTF为
选项：
A:0.3
B:0.4
C:0.5
D:0.6
答案: 【0.3】

10、 问题:如果要求照相物镜的目视分辨率为每毫米1500线对，则该照相物镜的F数应为
选项：
A:2
B:3
C:4
D:1
答案: 【1】

11、 问题:畸变这种像差的特性有
选项：
A:畸变只影响像的清晰度，不影响像的变形
B:畸变不影响像的清晰度，只影响像的变形
C:畸变不影响像的清晰度，只影响像的变形
D:畸变不会影响像的清晰度，只会使像变小
答案: 【畸变不影响像的清晰度，只影响像的变形】

12、 问题:已知一周视瞄准镜出瞳直径为4mm，视放大率3.7x，则此周视瞄准镜的衍射分辨率为
选项：
A:9.46"
B:11.33"
C:8.54"
D:20.62"
答案: 【9.46"】

13、 问题:出瞳距离的定义是
选项：
A:系统最后一个面顶点到出瞳的距离
B:系统第1个面顶点到出瞳的距离
C:系统入瞳到出瞳的距离
D:系统第1个面顶点到最后一个面顶点的距离
答案: 【系统最后一个面顶点到出瞳的距离】

14、 问题:波像差就是
选项：
A:从出瞳出射的波面与理想波面之间的光程差
B:从入瞳入射的波面与理想波面之间的光程差
C:入瞳入射的波面与出瞳出射的波面之间的光程差
D:从物面入射的波面与理想波面之间的光程差
答案: 【从出瞳出射的波面与理想波面之间的光程差】

15、 问题:理想光学系统的衍射分辨率的定义为
选项：
A:两衍射像所能分辨的最小间隔叫理想光学系统的衍射分辨率
B:子午面两条子午光线对的交点到理想像平面的距离
C:弧矢面两条弧矢光线对的交点到理想像平面的距离