第三章 平面零件成像.ppt

1、第三章 平面零件成像,许剑 QQ：381203482 Phone2015年秋,第三章 平面零件成像,平行平板； 折射棱镜和光楔； 平面反射镜； 反射棱镜； 平面镜棱镜系统成像方向的判断。,第三章 平面零件成像,共轴球面系统需要所有球面光学零件排列成一条直线，不能实现折转，改变光轴和折叠光路等功能。 如何实现这些功能？ 在光路中增加平面零件！,平行平板,容易得到平行光板的三种放大率都为1： 平行光板的作用是？ 使光产生侧向位移。,平行平板,侧向位移： 轴向位移： 因为有轴向位移，同心光束变为非同心，即成像是不完善的。,平行平板,上一章书最重要的一个近似是？ 近轴光路近似

2、！ 该近似在这对应着什么条件？ 侧向位移： 轴向位移： 这时候成像是完善的。,折射棱镜,如图，折射棱镜的作用？ 使光路发生偏折！ 偏折角和顶角有以下关系： 偏折角的取值范围有什么特点？ 有最小值，即为最小偏向角。,折射棱镜,在这里自变量只有 ！ 偏向角取极值意味着： 必然，满足折射定律： 由折射定律的微分 结合以上条件可得偏向角取极值时有： 最小偏向角表达式：,折射棱镜,由公式可知，最小偏向角只和棱镜角和折射率有关，所以可用棱镜来1，测量棱镜的折射率。2，进行光的色散。,光楔,折射角足够小，棱镜成为光楔。 足够小是什么意思？ 色散小到不能观测到。 这时候还可以把光楔当成是平行光板，即 。,光楔

3、,这时候： 如果 也很小，即光线近乎垂直入射时： 光楔的作用？ 用来测量或补偿微小的角量或线量。 P62,平面反射镜,平面镜是最简单的光学元件，也是唯一能完全成完善像的光学元件。 由 和 ，可得 同时垂直放大率： 换言之，物体大小不变，只是左右调转，这称为镜面对称。,平面反射镜,经过平面镜的反射，像和物大小相等，形状不变，但坐标系的手征性变了。如左手系变成右手系。 左右这个方向是哪个方向？ 与平面镜垂直的方向，因为 。 容易得到，经过奇数次反射，手征性改变，偶数次反射，手征性不变。,平面反射镜,什么是手征性？ 一个物体不能和它的镜像重合，即其具有手征性，并分为左手系和右手系。,平面反射镜,平面

4、镜转动a角度后，反射光线将转动2a角度。 原因？ 加上法线转动的a，所以反射光线总共转过2a。,平面反射镜,两面角镜，出射光线和入射光线的夹角恒为角镜两面角的两倍： 这个结论用处很大，因为它能代替棱镜去改变光路的方向。而且效果与两面角镜的放置无关。,平面反射镜,一光学系统由一透镜和平面镜组成，如图。平面镜MM与透镜光轴交于D点，透镜前方离平面镜600mm处有一问题AB，经过透镜和平面镜后，所成虚像AB至平面镜的距离为150mm，且像高为物高的一半，试分析透镜焦距的正负，确定透镜的位置和焦距，并画出光路图。,平面反射镜,平面镜成=1的像，且分别在镜子两侧，物像虚实相反。设透镜的物距和像距分别为l

5、 和l，则 解方程可得： 由高斯公式可得：,反射棱镜,棱镜的光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分； 光轴长度：光轴在棱镜内总的几何长度； 工作面：出射面（BC、CD）、入射面（AB、AB）、反射面（AC、AB、AD）； 棱：工作面的交线； 主截面（光轴截面）：由光轴所决定的平面。,反射棱镜,简单棱镜：所有工作面都与主界面垂直； 作用？原理？ 利用两面角镜的性质，实现光轴确定角度的转动。,反射棱镜,屋脊棱镜：由两个互相垂直的反射面组成一个反射面。 作用？原理？ 利用反射改变手征性的特点，在不改变光轴方向和主截面内成像方向的情况下，增加一次反射，改变像的手征性。 表示：,反射棱镜,复合棱镜：由两个或

6、以上反射棱镜组合成。 例如：,反射棱镜,展开：把棱镜主截面沿着他的反射面展开，取消反射，并以一块等效的平行玻璃板来取代棱镜。 方法：在棱镜主截面内，按反射面的顺序，依次作棱镜的像，从而依次展开。,反射棱镜,通光口径为D 棱镜展开后的平行玻璃板厚度为d 棱镜的结构常数：,反射棱镜,反射棱镜展开后是一块折射率为n的平行玻璃，引入等效空气层的概念，即假想用一块由空气组成的平板代替玻璃板。 等效空气层和平行玻璃板的出射光线性质完全一样，差别仅为一平移量： 等效空气层的厚度： 作用？原因？ 方便计算，因为这将不涉及光线 的折射，即角度的偏转。,反射棱镜,有一薄透镜，焦距我100mm，通光口径为20mm，利用它使无限远物体成像，像的直径为10mm。在距离透镜50mm处加入一个五角棱镜，使光轴转折90，若棱镜折射率为1.5163，求棱镜的通光口径和通过棱镜后的像面位置。 由于棱镜第一面位于梯形上底与下底的中间，故其通光口径：,反射棱镜,五角棱镜展开后的等效平行玻璃平板厚度： 其等效空气平板厚度： 光线通过棱镜后形成的像面离开棱镜出射表面的距离：,反射棱镜,棱镜出射表面的通光口径可由三角形相似求得：,平面镜棱镜系统成像方向的判