工程光学(几何光学部分)第3章平面与平面系统课件

平面镜能不能这样成像?魔术破解

刘谦春晚镜子魔术魔术师经常利用平面镜成像的特性进行表演1出射光线不稳定五角棱镜两反射面的夹角一定则出射光线稳定扫描仪玻璃

手机镜头前面的蓝宝石玻璃望远镜显微镜分划板2.

下图为单反相机中使用反射棱镜的情况。为什么不用反射镜呢？1.不耐久2.光能损失3.装校不便。反射棱镜常用术语：棱——工作面的交线主截面——垂直于棱的截面光轴主截面——光学系统光轴所在的主截面光轴长度——光轴在棱镜内总的几何长度入射面出射面反射面xyzz′y′x′

（a）等腰直角棱镜，相当于一个平面镜。一次反射成镜像，光轴转90度。一次反射特点：指向光线传播方向的坐标轴始终沿光线出射方向，垂直于光轴主截面的坐标方向不变，在主截面内的坐标方向改变，根据一次反射成镜像判断。（b）道威棱镜yozxy'oz'x'yozxy'oz'x'yozxy'x'oz'潜望镜反射棱镜的作用之一潜望镜光路图1—旋转直角棱镜2—物镜3—场镜4—透镜转像5—道威棱镜6—直角棱镜7—分划板8—目镜

道威棱镜90°旋转后，像旋转180°。道威棱镜:绕光轴旋转角，其对应的反射像同方向2旋转角。

1997年，跟踪英国扫雷舰1996年跟踪台湾航渡潜艇1990年，跟踪印度护卫舰

印度护卫舰xyz2、二次反射棱镜—相当于双平面镜系统z′x′y′(a)等腰直角棱镜棱镜两反射面之间的夹角为：90°，使光线折转180°。二次反射成像的特点：

成一致像；入射光线与出射光线之间的夹角取决于两反射面之间的夹角。(b)五角棱镜zxyy′z′x′棱镜两反射面之间的夹角为：45°，使光线折转90°。（c）斜方棱镜zxyz′x′y′

斜方棱镜使光轴平移，多用于双目镜仪器中，调节目距。两反射面之间的夹角为：180°，使光线折转360°。3、三次反射棱镜zxy斯密特棱镜其特点是：光路在棱镜中的光路很长，可以折叠光路，使仪器紧凑。入射光线与出射光线之间的夹角为45°z′y′x′

可用交线位于光轴主截面内的两个相互垂直的反射面来取代其中的一个反射面，使垂直于主截面内的坐标被这两个相互垂直的反射面依次反射而改变方向，从而得到物体的一致像。（二）、屋脊面和屋脊棱镜屋脊棱镜直角棱镜zxyz′x′y′zxyz′x′y′特点：指向光线传播方向的坐标轴始终沿光线出射方向，垂直于光轴主截面的坐标方向反向，在主截面内的坐标方向根据一致像判断。屋脊棱镜的平面表示方法（三）、角锥棱镜由立方体切下一个角而形成的。3、当角锥棱镜绕其顶点旋转时，出射方向不变仅产生一个平移。2、当光线以任意方向从底面入射，经过三个直角面依次反射后，出射光线始终平行于入射光线。角锥棱镜特点1、三个反射工作面相互垂直，底面是一等腰三角形，为棱镜的入射面和出射面。

1969年7月﹐美国进行第一次载人登月飞行﹐宇航员在月面上安放了第一个后向反射器装置。它的大小为46厘米见方﹐上面装有100个熔石英材料的后向反射器﹐每个直径为3.8厘米。这种反射器实际上是一个光学的四面体棱镜。它有一个很有用的特性﹕当一束光线从第四面射入﹐经过三个直角面依次反射后﹐仍从第四面射出﹐这一特性能保证反射光讯号沿原发射方向返回地面测站﹐使回波强度大大增加。这样﹐利用面积很小的反射器组合就可以使地球上收到激光回波﹐而且波形不会因此变宽﹐因而可以达到很高的测距精度。后向反射器的应用﹐使月球激光测距的精度大大提高。目前﹐在月球上共安放了五个后向反射器装置﹐地面测距系统也日趋完善。近年来测距精度已达到8厘米左右。月球激光测距月球激光测距系统中采用的激光器大多是脉冲红宝石激光器﹐脉冲功率高达千兆瓦﹐脉冲宽度为2～4毫微秒。激光束经过望远镜准直后的发散角仅2～4角秒﹐一般几秒钟发射一次。发射和接收可使用同一个望远镜﹐其口径一般要大于1米。回波光讯号极其微弱﹐通常在接收器的阴极面上仅能产生一个光电子﹐所以相应地发展了一套单光电子接收技术。这项长期实验已经有了一些成果：月球与地球的距离以每年3.8厘米的速率不断的逐渐增加，这种速率已经被认为异常的高。月球很可能有个液态的核心，大约是月球半径的20%。宇宙中的万有引力是非常稳定的。从1969年迄今牛顿引力常数

G的变化上限值小于1*10-11。在高精度下已排除任何"诺特维特效应"(使地球和月球朝向太阳，与组成相关的微分加速度)的可能性，强烈支援强等效原理的有效性。月球激光测距实验结果的月球轨道精确度在爱因斯坦引力理论(广义相对论)预测的范围内。例：如图所示的棱镜系统判断图中所示各棱镜系统的成像方向xxzyyz判断图中所示各棱镜系统的成像方向xxzyyz平行光经透镜成像于焦点F’上F′F平行光经透镜成像时加一平面镜棱镜等效作用与展开方法三、棱镜和棱镜的展开把平面镜换成直角棱镜A′等效光路A′A

把棱镜的光轴主截面沿着它的反射面展开，即：按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求其对称像，并依次画出反射棱镜的展开图。LD平行平板的厚度就是反射棱镜的光轴长度(L)，它与棱镜的通光光束口径

(D)之比为棱镜的结构参数1.直角棱镜展开

一次反射时

L—棱镜的光轴长度，D—入射光束口径LDL=Dk=1几种典型棱镜的展开二次反射时，L—棱镜的光轴长度，D—入射光束口径LDL=2DK=22.道威棱镜展开LD3.半五角棱镜展开4.等腰棱镜展开5.五角棱镜展开B

A'CAB'D'6.斯密特棱镜展开LD灯塔硇(náo)洲灯塔------坐落在广东省湛江市硇洲岛上，始建于1899年，由广州湾法国公使署主持设计和建造，是世界仅有的二座水晶磨镜灯塔之一，与伦敦灯塔和好望角灯塔并称世界著名的三大灯塔。灯塔的中央底部设有一封闭式能转动的托盘，内置水银，承托着整个灯座架。座架由160多条弧形水晶三棱镜片组成一个焦距2米的抛物面反射架体，座架两边各圆的中心相对处，各装有凸透镜一片，座架中央悬挂现两盏400瓦的水银灯。强大的光束通过水晶三棱镜以不同的位置、不同的角度互相折射，最后分别汇集在两片凸透镜上，以水平方向出射，射程为26海里。折射棱工作面工作面折射角主截面偏向角

光的色散现象证明：光学材料对不同的波长具有不同的折射率，且波长越短，折射率越大。钻石的火彩,钻石为高色散度的宝石。1.透射材料的光学特性

透射光学材料：光学玻璃、光学晶体、光学塑料谱线符号A'rCDdeFgG'h颜色红黄绿青蓝紫波长(nm)768.2706.5656.3589.3587.6546.1