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应光习题库第5章doc
应用光学试题
第五章光度学和色度学基础
一、填空题(建议每空1分)
I级
I级1空(建议每空1分)
1、在国际单位制中,光学量的单位是。
发光强度
2、朗伯辐射体又称为辐射体。
余弓玄
3、点光源在某一方向在单位立体角内发出的光通量称为。
发光强度
4、点周围全部立体角的大小为o
4兀
5、单位受照面积所接收的光通量被称为光-
照度
6、光源投射到某方向上单位面积、单位立体角内的光通量称为发光o
亮度
7、光源每瓦功率发出的光通量,称为该光源的o
发光效率
8、若1itf面积接收的光通量是31m,则该受照面积上的光照度值是勒克斯。
3
9、正常人眼能承受的光亮度约为cd/m\
10000
10、正常情况下,读书时所需要的光照度大约为1X0
50
11、在暗视觉的情况下,人眼最敏感的光的波长要比明视觉时要O
长
12、在明视觉时,相同功率的蓝光与黄光,人会感觉的功率更大。
黄光
13、透射光学材料主要分为三大类,即光学晶体、光学塑料和光学。
玻璃
14、无色光学玻璃可以分为冕牌玻璃和-
火石玻璃
15>表达式v=(nD-l)/((nF-nc)描述的是光学玻璃在可见光波段的常数。
阿贝
16、阿贝常数通常被用来表示光学材料的特性。
色散
17、在表示可见光波段的F、D、C谱线中,用来校正单色光像差的谱线是光。
D
18、通常情况下,冕牌玻璃的阿贝常数要(高/低)于火石玻璃的阿贝常数。
高
19、朗伯辐射体是指在各方向的发光相同的辐射体。
亮度
20.平方反比定律表面,当用点光源垂直照明时,受光面的光照度与光源的发光
强度成O
正比
21、探照灯可以使沿轴线方向的发光得以成千倍的增加,从而提高照明
效果。
强度
22、辐射体向四周辐射时发出的全部能量被称为-
辐射能
I级2空(建议每空1分)
1、轴上像点的照度与孔径角正弦的平方成,和线放大率的平方成
正比、反比
2、发光强度的单位是,用符号
坎德拉、cd
3、光出射度与光照度的单位相同,都是
表75。
用符号
表亦。
勒克斯、lx
4、光照度对时间的积分称为,其单位是
O
曝光量、lx・s
5、数值孔径越大,则所对应的立体角就越
即进入光学系统的光能就
越。
大、多
6、立体角的单位是,用符号
表示。
球面度、Sr
7、在光度学中,与辐射强度相对应的量是发光
通常用符号
来
表不。
强度、I
8、在光度学中,与辐射亮度相对应的量是发光
通常用符号
来
表不o
亮度、L
9、一个60W的灯泡的发光效率为lllm/W,若不计玻璃壳所造成的光能损失,
则该灯泡发出的光通量为,平均发光强度为o(保留到小数点
后2位)
6601m,52.52cd
10、光亮度新旧单位之间的换算关系为:
1尼特(nt)=cd/m2,1熙提
(sd)=cd/m2.
1,10000
I级3空(建议每空1分)
1、光能损失主要体现在透明介质分界面的损失、反射面的损
失和透明介质材料的损失。
反射、光能、吸收
2、在辐射能中,能引起人眼光刺激的那一部分辐射通量称为,其单位
是,单位符号用表示。
光通量、流明、lm
3、单位时间内发射、传输或接收的辐射能称为,其单位是,
单位符号用表示。
辐射通量、瓦特、W
4、一个40W的餌丝灯发出的总光通量为5001m,设各向发光强度相等,则以灯
丝为球心、半径分别为Im、2m,3m的球面上的光照度分别为,,o(保留到小数点后2位)
39.791X,9.951x,4.421x
II级
II级1空(建议每空1分)
1、用望远镜观察月球与用裸眼观察月球相比,前者观察到月球的光亮度要比后
者(咼/低)一些。
低
2、乙烘焰的光亮度为8xl04cd/m2,而人眼通常习惯104cd/m2的光亮度,则焊接
操作者需要戴透过率为的防护眼镜。
12.5%
3、假设射在屏幕的光波长为600nm,光通量为10001m,则屏幕在一分钟内接收
的辐射能为焦耳。
(保留到小数点后1位)
139.2
4、发光强度为50cd的点光源发出的光,射进有效瞳孔直径为2mm的眼睛,光
源距离眼睛500mm,则进入眼睛的光通量为。
(用科学计数法表示,保
留到小数点后2位)
6.28xl0_4lm
A
+卷求出的对钠
5、一块光学玻璃对水银灯的蓝色谱线(2=435.8如1)的折射率为1.6525,对绿
光谱线(2=546.lnm)的折射率为1.6245,利用柯西公式n=a
光谱线(2=589.3"〃)的折射率为-(保留到小数点后4位)
1.6176
6、某种光学玻璃对2=400nw光波的折射率为1.63,对2=500nm光波的折射率
为1.58,假定柯西公式n=a
适用于该种玻璃,则该玻璃对2=600/1/77入射
光波的色散罟为-(用科学计数法表示,保留到小数点后2位)
aA
-2.06X103cm1
II级2空(建议每空1分)
1、假定220V、60W的充气餌丝灯泡均匀发光,辐射的总光通量为9001m,则该
灯泡的发光效率为,其平均发光强度为o(保留到小数点后1
位)
151m/W,71.6cd
2、有一60W的灯泡,其发光效率是151m/W,假定灯泡是各向均匀发光的点光
源,则光源的发光强度为,在距离灯泡2m远处垂直照明的屏幕上的光
照度为O(保留到小数点后1位)
71.6cd,17.91X
3、已知一60W灯泡的发光效率77=ll/m/W,若不计玻璃壳所造成的光能损失,
则该灯泡发出的光通量为,平均发光强度为-(保留到小数点
后1位)
6601m,105.1cd
4、电影院银幕的反射率q=0.75,其上的光照度为501xo假设银幕为朗伯辐射
体,则该银幕上的光亮度和光出射度分别为、-(保留到小数
点后1位)
11.9cd/m2,37.51X
5、直径为3m的圆桌中心上方2m处吊一个平均发光强度为200cd的灯,则该圆
桌中心及边缘的光照度分别为、-(保留到小数点后1位)
501x,25.61X
6、一房间长5m,宽3m,高3m,—均匀发光的灯悬挂在天花板中心,设灯的发
光强度为60cd,离地面2.5m,则灯正下方地板上的光照度为、房间角
落地板上的光照度为-(保留到小数点后1位)
9.61x,6.引x
7、亮度为L,面积为dS的单面发光体,向外发出的总的光通量为;
若其双面发光,则向外发出的总的光通量为o
irLdS,2?
iLdS
II级3空(建议每空1.5分)
1、一个40W的餌丝灯发出的总光通量为5001m,设各向发光强度相等,贝IJ以灯
丝为中心,半径为lm、2m、3m时球面上的光照度分别为、、。
401x,101x,4.41X
2、发光强度为lOOcd的白炽灯泡照射在墙壁上,墙壁和光线照射方向距离为3m,
则与光线照射方向相垂直的墙壁上光照度为,若墙壁的漫反射系数为
0.7,则墙面上的光出射度为,墙壁的光亮度值为-(保留到小
数点后2位)
ll.lllx,7.771x,2.48cd/m2
3、一个氨氛激光器,发射波长为6.328X10「'm的激光束,光谱光视效率
v
(2)=0.238,辐通量为5mW,光束的发散角为1.0X10「3rad,则此激光束的光通量为、发光强度为°若该激光器输出光束截面直径为1mm,
则其光亮度为-(后两空用科学计数法表示,保留到小数点后2位)
0.811m,1.04xl06cd,1.32xl012cd/m2
4、一束波长为4.6xW7m的蓝光(视见函数值为0.06),光通量为6201m,相应
的辐通量是,如果射在一个屏幕上,则屏幕上一分钟所接收的辐射能
为o(保留到小数点后2位)
15.13W,907.76J
5、已知一个6V、15W的餌丝灯泡发光效率为141U1/W,该灯泡与一聚光镜联用,灯丝中心对聚光镜所张的孔径角u=sinU=0.25,若灯丝可看做是各向均匀发光的
点光源,则灯泡发出的总光通量为,进入聚光镜的光通量为,
平均发光强度为O(保留到小数点后2位)
2101m,3.281m,16.71cd
6、120V,100W的白炽钩丝灯泡,已知其总光通量为12001m,则其发光效率
为,平均发光强度为,在1球面度立体角内发出的平均光通量
为。
(保留到小数点后2位)
121m/W,95.49cd,95.491m
7、10cd的点光源发出的光通量为,离开光源2m处的光照度
为,在该处通过0.5m2的面积(与光的照射方向垂直)的光通量
为o(保留到小数点后2位)
125.661m,2.51x,1.251x
III级1空(建议每空1分)
1、有一均匀磨砂球形灯,直径为17cm,光通量为2001m,则该球形灯的光亮度
为o
7000cd/m2
2、直径为17cm的磨砂球形灯,辐射出的光通量为20001m,在灯泡的正下方lm
处的水平面dS上产生的光照度是1591X,则该灯泡的光亮度为-
7000cd/m2
3、在理想成像时,物、像方的介质折射率分别为n和n',则物像方光亮度L
和L'之间的关系为:
o
L7L=(n7n)2
4、桌面上方有一盏100W的餌丝充气灯泡,光源在各方向均匀发光,灯泡可在
垂直桌面方向上下移动,则灯泡离桌面m时,在距离灯泡正下方桌
面lm远处的光照度最大,该光照度等于-(保留到小数点后2位)
0.71m,45.941x
5、假定一个餌丝充气灯泡功率为300W,光视效能为201m/W,灯丝尺寸为
8mmx8.5mm,双面发光,则在灯丝面内的平均光亮度为。
(用科学
计数法表示,保留到小数点后1位)
1.4xl07cd/m2
III级2空(建议每空1分)
1、一台幻灯机,放映屏幕面积为4m2,要求其上光照度为501x,幻灯片面积为
20cm2,假定物镜的相对孔径为1/2,系统透过率为0.5,则光源的光亮度为O(用科学计数法表示,保留到小数点后2位)
1.02xl06cd/m2
2、假定一个35mm的电影放映机,采用电弧作光源,要求屏幕照度为1001x,放
映机离开银幕的距离为50m,银幕宽7m,则放映物镜的焦距为,其相
对孔径为o(35mm电影放映机的片框尺寸为21X16mm2)(保留到小
数点后2位)
150.15mm,1:
2.3
III级3空(建议每空1.5分)
1、一白炽灯泡,其后放置一聚光镜,照明离聚光镜15m远处直径为2.5m的圆,要求圆上达到的照度为501x,已知聚光镜焦距为150mm,通光直径为150mm,则灯泡的发光强度为,灯泡通过聚光镜后在照明范围内的平均发光
强度为,灯泡应处于聚光镜前mm处。
(第2空用科学计
数法表示,保留到小数点后2位,第1、3空保留到整数位)
292cd,1.26xl04cd/m2,130mm
二、选择题(单选,建议每题2分)
I级
1.以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称作()o(B)
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
2.单位时间内发射、传输或接收的辐射能称之为()□(A)
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
3.辐射源单位发射面积发出的辐通量,定义为辐射源的()。
(C)
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
4.辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量,定义为受照面的()o(D)
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
5.标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为()。
(D)
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
6.光源单位发光面积发出的光通量,定义为光源的()。
(A)
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
7.单位受照面积接收的光通量,定义为光照面的()。
(B)
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
&在国际单位制中,()是七个基本量中的光学基本量。
(C)
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
9.点光源在被照表面上形成的照度与被照面到光源距离的平方成()。
(B)
A正比B反比C不确定D没有关系
10.光在元光管内传播,各截面上的光亮度()□(A)
A相同B不变C逐渐减小D逐渐增大
11.轴外像点的光照度随视场角的增大而()。
(C)
A增大B不变C减小D不确定
12.人眼最灵敏的可见光波长是()。
(C)
A380nmB450nmC555nmD750nm
13.以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称作(A)。
A辐射能B辐通量C辐出度D辐照度
14.辐射能的单位是(A)。
A焦耳B瓦特C瓦每平方米D瓦每球面度
15.光通量的单位是(C)。
A勒克斯B流明每平方米C流明Dcd
16.单位时间内发射、传输或接收的辐射能称之为(A)。
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
17.七个基本国际单位制中,(A)是光学基本量。
A发光强度B光通量C光出射度D光照度
1&辐射源单位发射面积发出的辐通量,定义为辐射源的(C)。
A辐通量B辐射能C辐出度D辐照度
19.标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为(D)。
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
20.光源单位发光面积发出的光通量,定义为光源的(B)。
A光照度B光出射度C发光强度D光通量
21.单位受照面积接受的光通量,定义为光照面的(B)。
A光出射度B光照度C发光强度D光通量
22.光照度的单位是(A)。
AlxBlmCcdDw
23.以下光学量的单位是cd的是(C)。
A光通量B光出射度C发光强度D光亮度
24.以下光学量的单位是lm的是(C)o
A发光强度B光出射度C光通量D光亮度
25.照度平方定律是指点光源在被照表面上形成的照度与被照面到(光源距离)的平方成(B)o
A正比B反比C不确定D没有关系
26.光在元光管内传播,各截面上的光亮。
(A)
A不变B先变亮后变暗C逐渐变亮D逐渐变暗
27.轴上点的照度与孔径角正弦的平方成()和线放大率的平方成()。
(B)A正比正比B正比反比C反比正比D反比反比
28.轴外像点的光照度随视场角的增大而(C)
A增强B不变C降低D无关系
29.如果不考虑光能损失,则位于同一条光线上的所有各点,在该光线传播方向上的折合光亮度(B)。
A逐渐变大B不变C逐渐变小D无法确定
30.在理想成像时,物点与像点的光亮度之间的关系为(B)。
AL/L'=(n7n)2BL7L=(n7n)2CL/L'=(n7n)DL7L=(n7n)
II级
1、发光强度为lOOcd的白炽灯照射在墙壁上,墙壁和光线照射方向距离为3m,
墙壁漫反射系数为0.7,则与光线照射方向垂直的墙面上的光照度为lx,
墙壁光亮度为cd/m2o(B)
A22.22,4.96B11.11,2.48C22.22,2.48D11.11,4.96
2、有两个灯泡A和B,离人眼的距离分别为5m和10m,此时人眼感到两个灯
泡一样亮,则灯泡A和B的发光强度应满足关系。
(A)
AIb=4IaBIb=3IaCIb=2IaDIb=Ia
3、一般餌丝白炽灯各方向的平均发光强度(cd)大约和灯泡的辐射功率(W)相等,则灯泡的光视效能为-(D)
Ill级
1、流式细胞光度计原来用数值孔径NA=0.25的显微物镜,为了增加进入测试系
统的光能量,改用NA=0.5的显微物镜,则前后两种显微物镜入射光锥对应的立体角分别是球面度和球面度。
(A)
A0.2,0.84B0.3,0.69C0.84,0.2D0.69,0.3
2、地球的半径等于6.371x10%,太阳到地球的平均距离为1.496x10Hm,则地
球对太阳的立体角为球面度。
(C)
A3.654xl08B6.654x109C5.698x10^D4.572x10“
3、有一发光体发出波长为600nm的单色光,在某方向的辐射强度为1/683W-Sf1,若已知V(600)=0.631,则该发光体在此方向上的发光强度为(B)。
A0.379cdB0.631C0.753D0.476
4、射入屏幕的波长为600nm的红光,其光通量为10001m,若V(600)=0.631,则
其光谱光视效能为,屏幕在1分钟内接收的辐射能量为o(B)
A325.71mAV,158.4JB4311mAV,139.2J
C569.11mAV,172.4JD236.71m/W,214.3J
5、已知220V,60W的充气餌丝灯泡均匀发光,辐射的总光通量为9001m,则该
灯泡的光视效能和发光强度分别为o(D)
A301mAV,43.2cdB191m/W,82.5cd
C251m/W,37.6cdD151nVW,71.6cd
6、一盏悬挂在桌面上的灯,为使其在桌面上产生均匀的光照度,此灯应具有的
发光强度分布曲线形式为。
(C)
AI=Io/cosaBI=Io/cos2aCI=Io/cos3aDI=Io/cos4a
7、拍摄时光圈数取8,曝光时间用1/50s,为了拍摄运动目标,将曝光时间缩短
为l/500s,则应取光圈数-(C)
AF/1.5BF/2CF/2.5DF/3.5
三、选择题(多选,建议每题2分)此类不分级
1、
2、
(此部分未设置题型)
四、判断是非题(建议每题2分,对的写“对”,错的写“错”)对题
1、
2、
(此部分未设置题型)
错题
1、
2、
五、计算题(均用小数表示结果)
I级(建议每题5分)
1、用一投影物镜将荧光屏上的图像放大20倍成像在屏幕上,假定物镜焦距为
150mm,相对孔径为1:
1,透过率为0.8,若要求屏幕中心光照度不小于301x,则荧光屏的光亮度至少为。
(用科学计数法表示,保留到小数点后1位)
2.1X104cd/m2
2、有一广角照相物镜,视场角为100度,视场中心的光照度为401x,不考虑系
统渐晕,则边缘视场的光照度值为o(保留到小数点后2位)
6.831X
3、为了拍摄景物,取光圈数为11,曝光时间取1/50秒,如果将曝光时间缩短为
1/100秒,则照相镜头的光圈数应取。
(保留到整数位)
8
4、若使用德国标准DIN21底片,为了在底片上获得容易辨认的图像,需要曝光
量为0.161X-so假定曝光时间取1/100秒,照相物镜透过率为0.5,目标光亮度为5X103cd/m2,则镜头需要的相对孔径为-
1:
11
5、某光学系统由两个透镜组I、II和一个镀银反射面构成,透镜组I的总中心厚
度为&257mm,其中冕牌、火石玻璃与空气接触的界面分别有7个和3个,其透过率分别为0.96和0.95。
透镜组II的透过率为0.66,若透镜组I的介质透明系数为0.985、镀银反射面的反射率为0.95,则系统总的透过率为-(保留
小数点后两位)
0.36
6、发光强度为50cd的灯泡悬挂在距离地面Im高处,照明距灯泡2m远处的一
个直径为10cm的圆盘,假定被照表面的漫反射系数为0.8,且其各方向光亮度相等,则在该圆盘的光照度值为lx,其光亮度值为cd/m2,在
光线的反射方向的发光强度为cdo(用科学计数法表示,保留到小数点
后2位)
6.25,1.59,6.24X10-3
7、设有一个600w的灯泡,其光视效能为151m/W,假定在各方向均匀发光,则
光源的发光强度为,在距离灯泡2m处垂直照明方向的微面上光照度
为。
(保留到小数点后1位)
71.6cd,17.91X
8、满月时月光在地球上的光照度为0.21X,月亮到地球的距离是3.78xl05km,则
月亮的发光强度为,月亮发出的总光通量为o(用科学计
数法表示,保留到小数点后2位)
2.86xl016cd,3.59xl017lm
9、有一30W的白炽灯,光视效能为151mAVo悬挂在直径为lm的圆桌中心上
方lm处,则球桌中心和边缘的光照度分别为和。
(保留
到小数点后1位)
35.81x,25.61x
10、有一广角物镜,视场角23=80。
,测得边缘视场的光照度为201X,则中心视
场的光照度为o(假定系统无渐晕)(保留到整数位)
581x
11、用一盏灯泡照明lm远处的平面,平面与照明光线方向成45。
。
要求平面上
的光照度为341x,如果该灯泡光视效能为101m/W,且各方向均匀发光,则灯泡的辐射功率应为。
假设灯丝为直径3mm.长3mm的螺旋管,则发光
体的平均光亮度为-(用科学计数法表示,保留到小数点后1位)
60W,5.3xlO6cd/m2
12、6001m的光通量均匀照射在3mX4m的白色墙壁上,白色墙壁可认为是漫反
射面,漫反射系数为0.65,则墙壁上的光照度为,光出射度
为,光亮度为-(保留到小数点后1位)
501x,10.4cd/m2,32.51x
13、人工照明下阅读时,纸面上光亮度应大于10cd/m2,假定白纸的漫反射系数为0.75,用60W充气餌丝灯照明,光视效能为151m/W,则当灯泡离纸面距离不大于米时,才能产生所要求产生的光亮度。
(假定纸面与照射方向垂直)(保
留到小数点后1位)
1.3
14、太阳在地面上产生的光照度为105lx,白雪的漫反射系数为0.78,则雪地被阳光照射后的光亮度为-(用科学计数法表示,保留到小数点后2位)
2.48xl04cd/m2
II级(建议每题8分)
1、一双筒望远镜光学系统中,有9个空气-冕牌玻璃界面,有3个空气-火石玻
璃界面,若前者透过率为q=0.96,后者透过率为02=0.95,且所有材料的透明率相同P=0.985,系统中各零件中心厚度之和为100mm,则系统的总透射比为-(保留到小数点后2位)
0.51
2、发光强度为lOOcd的白炽灯泡照射在墙壁上,墙壁和光线照射方向距离为3m,
墙壁的漫反射系数为0.7,则与光线照射方向相垂直的墙壁上的光照度及墙面的光亮度分别为和-(保留到小数点后2位)
ll.lllx,2.48cd/m23、太阳表面的辐亮度为2X107W/(Sr•m2),要求通过聚光镜所成亮斑像的中
心辐照度为1.5X107W/m2,则聚光镜的相对孔径为o若太阳半径为7X
108m,太阳到地球距离为1.5X10%,且聚光镜焦距为50mm,则太阳光斑像的面积为,太阳光斑像上的辐射通量为O(第2空用科学计数法
表示,保留到小数点后1位,第3空保留小数点后2位)
保留到小数点后2位)
1:
1,1.7X10缶?
2.56W
4、有一直径20cm的球形磨砂灯泡,各方向均匀发光,其光视效能为151m/w,
若在灯泡正下方2m处的光照度为301x,则该灯泡的功率为,灯泡的光
亮度为o(保留到整
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