第四章-平面镜棱镜系统资料.ppt

1、第四章 平面镜棱镜系统,平面镜棱镜系统的作用：,缩小仪器体积减轻仪器重量； 起倒像作用； 改变共轴系统中光轴的位置和方向 使光轴旋转，扩大观察范围。,军用观察望远镜,周视瞄准镜,迫击炮瞄准镜,光焦度（屈光度）：表征光学系统对入射平行光束的屈折本领。的数值越大，平行光束折得越厉害。 0时，屈折是会聚性的； 0时，屈折是发散性的。 =0时，对应于平面折射。沿轴平行光束经折射后仍是沿 轴平行光束，不出现屈折现象。 单位：以米为单位的焦距的倒数。 1个光焦度就是平行光线经过透镜折射后在1米处成焦点。,正光焦度,负光焦度,光焦度,4.2 平面镜的成像性质,球面反射镜,表明物像位于异侧 成正像,结论： 成

2、完善像，唯一能成完善像的光学元件 正立、大小相等、虚实相反的像，像和物对称于平面镜 右手坐标系变成左手坐标系，反演，成镜像 奇次反射成镜像，偶次反射成一致像,奇数个平面镜成镜像， 偶数个平面镜物像完全相似。,4.3 平面镜的旋转及其应用,当平面镜绕垂直于入射面的轴转动角时，反射光线将转动2。转动方向和平面镜的转动方向相同。,可用于测量物体的微小转角或位移,例1. 当测杆处于零位，平面镜处于垂直于光轴的状态M0，F1点发出的光束经物镜后与光轴平行，再经平面镜反射原路返回，重被聚焦于F1 点。 当测杆被被测物体顶推移动x, 而使平面镜绕支点转过角而处于M1 状态时，平行光被反射后要相对于光轴转过

3、2角，并被物镜聚焦于F2处。,测杆移动量 x= ytg 聚焦点移动量 FF= f tg2,形变测量,两平面镜： 出射光线转角永远等于两平面镜间夹角的两倍,出射光线转动角度与入射方向无关，即两平面镜一起转动时，出射光线方向不变。,4.4 棱镜和棱镜的展开 棱镜：为保持两反射面夹角不变，将两反射面做在同一玻璃 上代替一般平面镜的光学零件。 棱镜展开：把棱镜主截面沿反射面展开，取消棱镜的反射， 以平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法。,工作面：入射、反射、折射面 棱：垂直于工作面的边 主截面：垂直于棱的截面,一、反射棱镜的分类 反射棱镜,简单棱镜 （1）直角棱镜：使光轴改变90,棱镜展开后，用平行平板

4、代替棱镜，取消了棱镜内部的反射，只考虑入射和出射面的折射，大大简化了计算。,平行平板,棱镜展开,平行平板厚度 (L):,a,直角棱角的展开,（2）五角棱镜：保证光轴转角恒等于90,用途： （1）把入射光转向一定角度(90)；（2）成象既无旋转也无镜面反射。,反射膜,L,五角棱角的展开,A,B,C,D,E,设AB = AE = D， 则展开后的平行玻璃板厚度为,（3）靴形棱镜：使光轴改变90,空气隙,展开后平行玻璃板厚度为,（4）立方棱镜：增大通光口径，不能再圆形光束中工作,两束反向的半圆光束,圆形入射光束,不能再圆形光束中工作,（5）屋脊棱镜： 屋脊面：两个互相垂直的反射面 屋脊棱镜：带有屋脊

5、面的棱镜,奇数次反射,偶数次反射,屋脊面的作用:,增加一次反射,屋脊棱镜的成像特点,镜像,物像相似,用两个屋脊面代替一个反射面后，光轴的方向和棱镜主截面内像的方向保持不变，在垂直于主截面的方向上像将发生颠倒。,4.6 平行平板的成像性质,由高斯公式,平行平板只是使像移动一段距离，并不改变成像性质。,放大率：,相当空气层厚度,相当空气层 厚度,只需计算出无平行玻璃板的像方位置，然后再沿光轴移动一个轴向位移l,取消反射,取消折射,棱镜展开,将棱镜展开， 计算平行平板厚度L,计算等效空气层厚度 e=L/n,4.7 平面镜棱镜系统成像方向的判断 判断方法,反弹折转法 利用法则的方法,一、具有单一主截面

6、的平面镜棱镜系统 -所有平面镜和棱镜的主截面都彼此重合 1、x方向（沿光轴）：与光轴出射方向一致； 没有或偶数对屋脊面，z与z同向； 2、 z方向 （垂直主截面） 奇数对屋脊面，z与z反向,3、 y方向 （在主截面内）,奇数次反射，若物为右手坐标系，则y按左手坐标系确定；(屋脊面算两次反射),偶数次反射， y按物像相同坐标系确定。,成像方向规则： 光轴同向 光轴反向,光轴反射次数为偶数，y和y同向 光轴反射次数为奇数，y和y反向,光轴反射次数为偶数，y和y反向 光轴反射次数为奇数，y和y同向,像坐标的方向判断,光轴同向 反射偶次,光轴反向 反射偶次,光轴同向 反射奇次,光轴反向 反射奇次,例1

7、,总反射次数 8次,例2,例3,二、具有两个互相垂直的主截面的平面镜棱镜系统,注意：光轴的同向和反向的判别，不再是简单的观察是否同向 就可以了，要沿光轴转。,前一个棱镜的像作为下一个棱镜的物，逐个判断方向。,三、主截面任意的平面镜棱镜系统 （1）可将此系统看成是上述两类系统中的棱镜主截面旋转 而形成的。 （2）具有平面镜棱镜个数很多的系统，可将其划分为几个 部分，依次确定每部分的方向，最后找到整个系统的 成像方向。,4.9 共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合 1、系统组合时，共轴球面系统中的各个透镜组合平面反射 的配合次序不受限制。,2、各个透镜组的光轴在平面镜系统中构成一条共轭轴线。 3、各透镜组之间的间隔不变，即沿着光轴从O1到O2的总距 离永远等于O1O2之间的原有距离。,若系统中有棱镜，相当于另外加入了平行玻璃板，需注意 （1）若光轴与棱镜的入射表面不垂直，则棱镜只能放在平 行光束中，否则破坏系统共轴性。 （2）必须考虑平行玻璃板产生的像面位移。,为保持共轴球面系统的特性，对棱镜结构的要求： （1）棱镜展开后两个表面必须平行。 （2）若棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射与 出射表面相垂直。,4.10 棱镜的偏差,光学平行差：因棱镜的几何误差而使其展开后前后两个表面 不平行，破坏了系统的共轴性。 光学平行差的分类 （1）第一光学平行差1： 由棱镜主截