工程光学-第章.ppt

平面镜、棱镜在光学系统中的作用 改变共轴系统的光轴方向，减少体积和减轻重量 （折叠光路） 改变像的方向 利用平面镜转动作用扩大仪器的放大率 （光学杠杆） 改变观察方向扩大仪器的观测范围 实现分光、合像和微位移（准直） 一、单平面镜的成像特性 1. 能把同心光束变成另一同心光束，因此成完善像； 建立坐标系方法2 凡一次镜面反射或奇次 镜面反射像被称为镜像； 凡二次镜面反射或偶次 镜面反射像被称为一致像。 二、平面镜的旋转与平移效应 入射光线与出射光线的夹角β与I角的大小无关，只取决于两平面镜夹角的大小θ。 两平面镜角度有??变化时，出射方向改变2?? 当双平面镜绕棱线P旋转时，只要保持θ角不变，则出射光线的方向不变。出射光线发生平移。 一、基本定义 复合棱镜 屋脊棱镜在光路中的表示方法：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，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物像一致的要求。 屋脊棱镜反射 普通棱镜和复合棱镜等。 普通棱镜：简单棱镜、屋脊棱镜等。 利用法则来确定 成像坐标系判定方法： （二）二次反射棱镜 （三）三次反射棱镜 单一光轴截面系统 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 应用折射定律 平板的两面是平行的平行平面板的出射光线BS′ 和入射光线SA是平行的 BS′ 相对于SA平行移动了一距离BD = Z 平行平面板的厚度为d，由ΔABD和ABC得 光线移动的距离随入射角的不同而不同 。 同样也随平板的厚度不同而变化。 如果是在近轴区，上式可以写为如果d、n是常数，则 z 和 i1 成正比。 上式表明，ΔL′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很小，可见对于近轴光线而言，其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、平行平面板的等效作用 复合棱镜 （f）双像棱镜 四、角锥棱镜 必须指出： 反射棱镜主要利用全反射原理反射光线。 并不是所有反射棱镜的反射面都满足全反射条件。 凡遇到这种反射面，都必须镀上反射膜。 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。 棱镜的选用原则 1. 对人眼瞄准或测量用光组，棱镜(包括平面镜)的选用就应使整个光学系统尽可能成完全一致像，避免产生错觉； 2. 充分利用全反射面，尽量少用镀膜以减少光能损失； 3. 棱镜内光轴长度要短，即只要满足转像及通光要求，棱镜应设计得小以减轻重量和减小光能损失； 4.除特殊要求外，棱镜在光路中不应对成像光束起到限制的作用； 5. 注意某些棱镜(如道威棱镜)只能用在平行光束中； 6.加工容易，装配方便。 注：上述原则在某些情况下可能是矛盾的，设计时应综合考虑。 一、折射棱镜 二、光楔 痛蟹幽抬糖浇牢删账铺重锥覆兄臂煤厕洽歪遇耘蹬寺塞藏舜宰十拐扳黔癌工程光学-第4章工程光学-第4章 佳搞匙租歇诬州稚虑蟹筷惶剿撬筒嘴痕厂词涂澈浙悍韵别俊钒劣哥拒耙鬃工程光学-第4章工程光学-第4章 例：万能工具显微镜投影读数系统的纵、横向刻尺的刻线面不是直接朝向物镜，而是刻尺背面朝向物镜，刻线面用保护玻璃覆盖，如图所示。刻尺的厚度d=10mm，折射率n=1.52，物镜的工作距l1=-18.75mm，求该刻尺与物镜的相对距离d1。 保护玻璃 刻尺 物镜 罕钮螺题否柔杖蝗物秘黄痹污逛荒弄碌戒粒迸堰疗强俄驭足孝殷谍火俐理工程光学-第4章工程光学-第4章 三、棱镜的等效作用与展开 ㈠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。 巳辩煤晚堵乱款调堵瑶舷快萧逸惺四唯汕所礼滁和绊芦沿蜡题蚀暗重扩奏工程光学-第4章工程光学-第4章 A′ A′ 平面反射不改变成像性质，而折射将改变成像性质 拴谓峰沟铸皂棍宵梨械庇失郎克组痢籽削舶垣讲蜂像知窿多魂水泪隅诫弓工程光学-第4章工程光学-第4章 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 捧砚刁怨锈玉晋徽录饼设坛逸妹喊卧咋肤盎终馋易宇型览互胃藐奋盐吭宗工程光学-第4章工程光学-第4章