几何光学2013(第9-10课).ppt

1、3-5 平行平板,由两个相互平行的折射平面构成的光学元件称为平行平面板。 用棱镜来代替平面镜，就相当于在光学系统中多加了一块平行平面板。 如标尺、刻有标志的分划板、补偿板、滤光镜、保护玻璃等等 下面讨论光线经过平行平面板的折射情况 假定平行平面板位于空气中,一 平行平板的成像性质,上式表明，L因不同的I1值不同而不同 即从具有不同入射角的各条光线经平行平面板折射后，具有不同的轴向位移量， 这就说明，同心光束经平行平面板后变为非同心光束，成像是不完善的。 也可以看出平行平面板的厚度d 愈大，成像不完善程度也愈大。,如果入射光束孔径很小，即为近轴光束成像，则因I1较很小， 可见对于近轴光线而言，其

2、轴向位移只和平行平面板的厚度d及玻璃折射率n有关，而与入射角i无关。 因此，物点以近轴光经平行平面板成像是完善的,二 平行平板的等效光学系统,一反射棱镜的类型 简单棱镜（一次、二次、三次反射棱镜） 屋脊棱镜 立方角锥棱镜 复合棱镜等,3-6 反射棱镜,二、基本定义,B,A,C,光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分,ABC-棱镜光轴,光轴长度：棱镜光轴的几何长度；,AB+BC= 棱镜光轴长度,二、基本定义,光轴,光轴截面,工作面 棱 主截面,物空间为右手坐标,三 确定棱镜系统成像方向的方法,（一）一次反射棱镜,（a）等腰直角棱镜,y,z,x,x,z,y,（b）道威棱镜,直角棱镜使光线折转90 等腰

3、棱镜使光线折转任意角度。 二者的特点是：入射面、出射面与光轴垂直。,道威棱镜，入射面、出射面与光轴不垂直。,道威棱镜90旋转后，像旋转180。 道威棱镜: 绕光轴旋转角，其对应的反射像同方向2旋转角。,一次反射特点： 成镜像； 在主截面内坐标方向改变，垂直于光轴截面内坐标方向不变。,半五角棱镜,x,y,z,（二） 二次反射棱镜,以上几种棱镜两反射面之间的夹角有为：22.5、30 、45 、90 和180 。 也使光线折转45 、60 、90 、180 和360 。,其中：五角棱镜和直角棱镜多用于显微镜观察系统，使光线折转，便于观察。,斜方棱镜使光轴平移，多用于双目镜仪器中，调节目距。,二次反射

4、成像的特点： 成一致像； 入射光线与出射光线之间的夹角取决于两反射面之间的夹角。,（三）三次反射棱镜,斯密特棱镜,其特点是：光路在棱镜中的光路很长，可以折叠光路，使仪器紧凑。 入射光线与出射光线之间的夹角为45,x,z,y,屋脊棱镜,如果在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下需要得到物体的一致像而又不想增加反射棱镜时，怎么办？,可用交线位于光轴面内的两个相互垂直的反射面来取代其中的一个反射面，使垂直于主截面内的坐标被这两个相互垂直的反射面依次反射而改变方向，从而得到物体的一致像。,（四） 屋脊面和屋脊棱镜,屋脊面的作用：,在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次反射，使系统总的

5、反射次数由奇数变成偶数，从而达到物像相似的要求。,直角棱镜反射,屋脊棱镜反射,x,y,z,屋脊棱镜的平面表示方法,（五）角锥棱镜,由立方体切下一个角而形成的。,角锥棱镜特点 1、三个反射工作面相互垂直，底面是一等腰三角形，为棱镜的入射面和出射面。,2、当光线以任意方向从底面入射，经过三个直角面依次反射后，出射光线始终平行于入射光线。,3、当角锥棱镜绕其顶点旋转时，出射方向不变仅产生一个平移。应用：与激光测距仪配合测距,由两个以上的棱镜组合起来形成，可以实现一些特殊或者单个棱镜难以实现的功能。,（六）复合棱镜,这种复合棱镜的用途也是倒像作用。,四 棱镜和棱镜的展开,主要讲述把多个反射面集成在同一

6、块光学材料上的情况,反射棱镜：把多个反射面作在同一块光学材料（如玻璃）上的光学零件。 注：光线在棱镜反射面上的入射角大于临界角时，在反射面发生全反射，不镀膜,二、棱镜的等效作用与展开,、等效作用与展开方法,1.等效作用反射棱镜有两个折射面和若干反射面，若不考虑反射面，光线在两个折射面之间的行为等效于一个平行平板,平行光经透镜成像于焦点F上,F,F,平行光经透镜成像时加一平面镜,把平面镜换成直角棱镜,A,对于这种光路的等效光路,A,A,把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开，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称为“棱镜的展开”,（二）棱镜的展开,(1).为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统的特性，必须对棱镜的结构提出一定的要求：,a棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行。,b如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及出射表面相垂直。,(2).展开方法利用棱镜反射面的性质，将转折的光路拉直。,即：按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求其对称像，并依次画出反射棱镜的展开图。,折射棱镜 ：利用表面的折射作用来工作 折射棱 ：入射面与出射面的交线 折射角 ：两折射面夹角 偏向角 ：入射光线与出 射光线的夹角从入射光线转到 出射光线，顺正逆负 主截面：垂直于折射棱的平面,3-折射棱镜与光楔,利用最小偏角可测量 棱镜折射率,当