3 第三章 平面与平面系统.ppt

第一节平面镜成像 第二节平行平板 第三节反射棱镜 第四节折射棱镜与光楔 第五节光学材料 第三章平面与平面系统 第一节平面镜成像 一 平面镜 唯一能成完善像的光学元件 a 实物 虚像 1 平面镜成像 性质分析 物像相对于平面镜对称分布 虚实相反 2 平面镜成像的对称性 平面镜反射一次 成像右手系变为左手系 镜像 对称性 反射奇次成镜像 反射偶次成一致像 二 平面镜的旋转特性 1 反射光线的旋转 入射光线方向不变 2 应用 测量微小角度 三 双平面镜成像 1 成像特点 绕棱旋转双镜时 出射光线方向不变 2 双平面镜的连续成像 双平面镜的连续一次像 一致像 连续一次像 物体绕棱边旋转角 旋转方向从第一反射镜转向第二反射镜 第二节平行平板 一 平行平板的成像特性 1 折射后方向不变 2 无焦系统 3 侧向位移 T DG 4 轴向位移 5 平行平板的位移成像 像的位置 二 平行平板的等效光学系统 1 近轴条件 入射角很小 3 实际像面的位置 2 等效空气平板ABEF 厚度 无折射通过等效空气层 再轴向平移 证明 S2 为S经平行板后表面反射所成的像 平行玻璃平板看做等效空气平板处理 第三节反射棱镜 ReflectingPrisms 一 反射棱镜的类型 反射棱镜的主截面 工作面 两个折射面 入射 出射面 若干个反射面 2 基本概念 主截面 光轴截面 棱镜的棱 1 反射棱镜的功能 折转光路 转像等 棱镜的光轴 1 一次反射棱镜 特点 具有1个反射面 成镜像 类型1 入射面 出射面均与光轴垂直 a 等腰直角棱镜b 等腰棱镜 例 等腰直角棱镜 1 成像规律 沿光轴方向的Oz O z 轴始终沿光轴出射方向 垂直于主截面的坐标方向不变 位于主截面内的坐标改变方向 2 类似单平面镜 类型2 入射面 出射面均不与光轴垂直 例 道威 Dove 棱镜 2 旋转特性 棱镜绕光轴旋转 角 其反射像同方向旋转2 角 特性 1 用于平行光路 入射光轴 出射光轴方向不变 x正倒对调 x y翻转2 应用 周视瞄准仪 2 二次反射棱镜 特点 1 两个反射面 成一致像 2 出射 入射光线夹角等于两反射面夹角的2倍 双面镜原理 3 三次反射棱镜 特点 1 出射 入射光线夹角为45 2 奇次反射成镜像 二 屋脊棱镜 目的 利用奇次反射棱镜使物体成一致像 屋脊 构造交线在光轴面内的两个相互垂直的反向面 功能 垂直于主截面的坐标y 被两个反向面依次反射而改变方向 三 立方角锥棱镜 立方角锥棱镜 结构 三个反射工作面相互垂直 底面ADH 等边三角形 是入射 出射面 特性 光线以任意角度从底面入射 经三个直角面依次反射后 出射光线始终与入射光线平行 应用 激光测距仪 用于激光谐振腔等 四 复合棱镜 1 分光棱镜 特点 1 光强按比例分束 2 两束出射光束光程相等 应用 分束 2 分色棱镜 特点 白光被分解为红 率 蓝三色 应用 彩色电视摄像系统 增透膜原理参见pp329 334 3 转像棱镜 特点 出射 入射光轴平行 实现完全倒像 折叠长光路 应用 望远镜 4 双像棱镜 特点 非光轴上的物点 输出两个像点 光轴上的物点 输出两个像点重合 应用 双像目镜 对圆孔的瞄准 双像棱镜 棱镜 和 反射面镀半反半透析光膜 二 棱镜系统的成像方向判断 光路折转和成像方向的判断原则 坐标轴O z 光的传播方向 与光轴的出射方向一致 垂直于主截面的坐标轴O y 其方向视屋脊的个数而定 1 如果屋脊面个数为奇数 像 物坐标方向相反 2 如果屋脊面个数为0或偶数 像 物坐标方向一致 平行于主截面的坐标轴O x 其方向视反射面个数而定 屋脊面按两个反射面计算 如果物坐标为右手系 1 反射面个数为偶数 O x 按为右手系 2 反射面个数为奇数 O x 按为左手系 三 棱镜的等效作用 1 无镜时 2 加平面镜 3 加棱镜 4 等效作用 A L R 等效平行平板厚度 棱镜光轴长度 展开 在棱镜主截面内 按反射面的顺序 以反射面与主界面的交线为轴 依次按反射面顺序做镜像 可得到棱镜的等效平行平板 课外资料 宁波市鄞州龙升光学镀膜厂 http nb 第四节折射棱镜与光楔 一 折射棱镜 DispersingPrisms 的偏向角 入射光线和出射光线的夹角 在 BFD中 折射定律 1 偏向角取极值的条件 应用 折射棱镜最小偏向角法测玻璃折射率 偏向角取极值的条件 对称光路 二 光楔及其应用 1 光楔的工作原理 由 得 2 双光楔测量微小角度 数学表式 是每个光楔旋转的角度 3 双光楔移动测量微小位移 数学表式 z是两个光楔之间的距离 三 棱镜色散 分光元件 1 色散曲线 图3 26正常色散曲线 2 正常色散曲线的特点 不同物质的色散曲线没有简单的相似关系 S 3 棱镜光谱仪 S 应用 1 加目镜 分光镜2 物镜焦平面放感光器件 摄谱仪3 物镜焦平面放一狭缝 单色仪 分离某波长 白光 第五节光学材料 自学 一 透射材料的光学特性 1 透射材料 光学玻璃 光学晶体 光学塑料 2 根据特征谱线的折射率定义的光学常数 平均折射率 阿贝常数 部分色散 相对色散 平均色散 2 哈特曼