平面成像系统

平面成像系统第1页，共33页，2023年，2月20日，星期四平面系统在光学系统中的作用改变光轴方向,便于观察和缩小仪器体积改变像的方向，变倒像为正像扩大仪器的传动比，提高测量精度扩大仪器的观察、测量范围合像、分像分光、分色结束返回第2页，共33页，2023年，2月20日，星期四第一节平面镜成像一、平面镜的成像特性1。单面镜成像2。双面镜成像结束返回第3页，共33页，2023年，2月20日，星期四第二节反射棱镜一、反射棱镜的构成二、反射棱镜的分类三、反射棱镜的成像方向四、反射棱镜的展开结束返回第4页，共33页，2023年，2月20日，星期四第三节平行平板一、平行平板的成像特性

二、平行平板对光线位移的计算

三、平行平板的等效空气层四、举例返回第5页，共33页，2023年，2月20日，星期四第四节

折射棱镜和光楔一、折射棱镜

二、光楔

结束返回第6页，共33页，2023年，2月20日，星期四单面镜成像的特性物、像关于平面镜对称，物距等于像距(图)平面镜所成像与物等大，成镜像(图)

平面镜成完善像，属理想系统平面镜转动ß，将使出射光线方向改变2ß(图1)(图2)

本页结束返回第7页，共33页，2023年，2月20日，星期四双面镜成像特性⑴像点的位置

反射像均位于以双面镜的相交轴线O为圆心、以OA为半径的圆周上。两次成像后的像点位置是以OA为始边，按反射顺序的方向旋转2α圆周处。

(图)⑵出射光线的方向出射光线相对于入射光线的偏转2α，与入射角无关，只取决于双面镜之间的夹角α。(图)(3)两次反射成一致像本页结束返回第8页，共33页，2023年，2月20日，星期四反射棱镜的构成形状：将多个反射面做在同一块玻璃上的光学元件棱镜的工作面：指光线与之相交的面；棱镜的光轴：指光学系统的光轴在棱镜内部所成的折线；棱：指工作面之间的交线；主截面：指垂直于棱的平面本页结束返回图第9页，共33页，2023年，2月20日，星期四反射棱镜的类型⑴简单棱镜⑵屋脊棱镜⑶复合棱镜(4)角锥棱镜本页结束返回第10页，共33页，2023年，2月20日，星期四只含有一个主截面的棱镜为简单棱镜

返回第11页，共33页，2023年，2月20日，星期四反射面被两个互相垂直的反射面取代的棱镜称作屋脊棱镜返回第12页，共33页，2023年，2月20日，星期四复合棱镜是将多个简单棱镜（或屋脊棱镜）组合在一起使用的棱镜组

返回图第13页，共33页，2023年，2月20日，星期四棱镜系统成像的物象坐标变化

⑴沿着光轴的坐标轴（如图中的z轴）经反射后仍沿着光轴；⑵垂直于主截面的坐标轴（如图中的y轴）一般情况下保持与物坐标相同，但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次；⑶在主截面内的坐标轴（如图中的x轴）由棱镜的反射次数决定其方向：奇次反射成镜像，右手系变左手系；偶次反射成一致像，右手系不变。在计数时，每一屋脊面被认为是两次反射。本页结束返回图第14页，共33页，2023年，2月20日，星期四反射棱镜的等效作用与展开

作用

“拉直”的光轴相当于经过一个平行平面板

方法

将棱镜展开来计算，展开的过程就是光轴经反射面逐次成镜像的过程。

结构常数

K=L/DL：展开后的平板厚度；D：瞳光口径

结束

图返回第15页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回第16页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回第17页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回第18页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回第19页，共33页，2023年，2月20日，星期四出射光线与入射光线平行

-----无焦元件

返回第20页，共33页，2023年，2月20日，星期四平行平板对象点产生的轴向位移返回第21页，共33页，2023年，2月20日，星期四等效空气层的概念

返回图第22页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回等效空气层的作用第23页，共33页，2023年，2月20日，星期四例题为了正像的需要，在物镜与像面之间加入反射棱镜，计算时常将反射棱镜作为平行平板处理。如图，已知物镜的像距为，棱镜出射面到像面的距离，像面直径，物镜直径，反射棱镜的结构常数，折射率，试求反射棱镜入射面的通光口径及该面到物镜之间的距离。第24页，共33页，2023年，2月20日，星期四解题思路第一步作光路图第二步根据光路建立几何关系，由条件，棱镜的结构常数为1，表明口径与厚度相等。确定极值光线的入（出）射方向及高度，从而确定棱镜的通光口径。确定平行平板对象点的位移，确定像面的位置变化第25页，共33页，2023年，2月20日，星期四返回第26页，共33页，2023年，2月20日，星期四折射棱镜光在棱镜中只有折射没有反射的棱镜称作折射棱镜

⑴折射棱镜的偏转

⑵折射棱镜的色散结束

返回第27页，共33页，2023年，2月20日，星期四光楔顶角很小的折射棱镜称作光楔

光楔的偏向角近轴计算式在小角度和小位移测量中的应用（1）角度测微的工作原理（2）位移测微的工作原理结束返回第28页，共33页，2023年，2月20日，星期四出射光线对入射光线的夹角成偏向角当I1=-I2’或I1’=--I2时得最小偏向角返回第29页，共33页，2023年，2月20日，星期四当白光经过折射棱镜后，各种谱线将以不同的偏向角分散开来，形成光谱的色散

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