3.3 反射棱镜.ppt

第三节反射棱镜 ReflectingPrisms 一 反射棱镜的类型 定义 把多个反射面制作在同一块光学材料 如玻璃 上的光学零件 注 反射棱镜主要利用全反射原理反射光线 但不是所有反射棱镜的反射面都满足全反射条件 凡遇到这样的反射面 都必须镀上反射膜 功能 折转光路 转像 扫描等 类型 简单棱镜 屋脊棱镜 立方角锥棱镜和复合棱镜 主截面 垂直于棱的截面 基本概念 工作面 入射面 出射面 反射面 棱 工作面的交线 棱镜光轴 光学系统的光轴在棱镜中的部分 如ABC 光轴长度 棱镜光轴的几何长度 如AB BC B A C 光轴截面 主截面与光轴重合 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 屋脊棱镜的平面表示方法 12 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 绿 蓝三色 应用 彩色电视摄像系统 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 棱镜的成像方向判定1 建立坐标系2 z轴 光轴方向 大拇指恒沿光轴方向 3 y轴 垂直于光轴截面坐标的像 普通棱镜 不变屋脊 奇 变 偶 不变4 x轴 平行于主截面的坐标轴 与反射次数相关 奇 镜像 偶 一致像5 透镜 像的方向有变化但是坐标系不变 根据z的方向不变 确定y方向 根据手系确定x 17 z轴 x轴 y轴 18 5 例 屋脊半五角棱镜 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 三 棱镜等效作用与展开 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 一 棱镜等效作用与展开方法 22 一次反射时L 棱镜的光轴长度 D 入射光束口径 L D k 1 二 几种典型棱镜的展开 直角棱镜展开 23 二次反射时 L 棱镜的光轴长度 D 入射光束口径 L D L 2D K 2 24 五角棱镜展开 25 半五角棱镜展开 26 等腰棱镜展开 27 B A C A B D 斯密特棱镜展开 例 图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统 棱镜直角边长为两透镜相距50mm 物高10mm 距棱镜60mm 棱镜距L1为l00mm 求物体经系统后所成的像的位置和大小 棱镜的等效平行平板厚度d为60mm 例 图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统 棱镜直角边长为两透镜相距50mm 物高10mm 距棱镜60mm 棱镜距L1为l00mm 求物体经系统后所成的像的位置和大小 棱镜的等效平行平板厚度d为60mm 利用等效空气平板的概念 等效空气平板厚度为 例 图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统 棱镜直角边长为两透镜相距50mm 物高10mm 距棱镜60mm 棱镜距L1为l00mm 求物体经系统后所成的像的位置和大小 例 有一个视放大率为10倍的开普勒望远镜 目镜焦距20mm 系统出瞳直径为4mm 在物镜像方焦平面前放一个别汉屋脊棱镜 其玻璃折射率n 1 5163 棱镜展开长度为L 5 16D1