工程光学(平面与平面系统)课件.ppt

第三章 平面与平面系统; 此外，在很多仪器中，根据实际使用的要求，往往需要改变共轴系统光轴的位置和方向。例如在迫击炮瞄准镜中，为了观察方便，需要使光轴倾斜一定的角度，如图所示。;§3.1?平面镜成像 一、平面镜成像 1、平面镜的成像特性 ??? 平面镜是最常用的光学元件之一，也是最简单并能成完善像的唯一一个光学元件。 2、物像位置关系及放大率公式 ??? ① 物像位置关系式： 即像与物相对于平面镜来讲 是对称的。 ??? ② 放大率公式： ; 这说明正立的像与物等距离的分布在镜面的二边，大小相等，虚实相反。因此，像与物完全对称于平面镜。;特点：像与物上、下同向，但左右却颠倒，它可通过奇次反射得到。 ② 一致像：物为右手坐标，像也为右手坐标，即物与像是完全一致的，它可通过偶次反射来得到。 总结：（1）奇数次反射成镜像，偶数次反射成与物一致的像。 （2）当物体旋转时，其像反方向旋转相同的度数。 二、平面镜旋转 ;y;y＝ f ’tg2θ ≈ 2f ’ θ 若平面镜转动是由测微杆引起得，设测杆到支点的距离微a，测杆的移动量 为 x, 则tgθ≈θ＝X/a, 代入上式，得：y =(2f ’/a)x =Kx 三、双平面镜成像 性质：在双平面镜系统中，出射光线和入射光线的夹角与入射角无关，只取 决于双面镜的夹角α。;△O1O2M，有 (- I1 + I’’1) = ( I2 - I’’2 )+β , 根据反射定律： I1 = I”1 ; I2 = I’’2 β ＝2 ( I’’1 - I2 ) 在△O1O2N中，有 I”1=α＋I2 ，α＝ I”1 - I2 所以有 β=2 α §3.2?平行平板 一、平行平板的成像特性 1、平行平板的定义：由二个互相平行的折射平面构成的光学元件。; ;，; 该式表明，轴向位移ΔL’随入射角I1(即孔径角U1)的不同而不同，即轴上点发出不同孔径的光线经平板后与光轴的交点不同，亦即同心光束变成了非同心光束，因此，平行平板不能成完善像。;2、成象特性： 1）光线经平行平板折射后光线方向不变； 2）平行平板不使物体放大或缩小, 其放大率β＝1, 且象与物始终在同一侧； 3）光线经平行平板后虽方向不变，但却要产生一定位移； 4）同心光束经平板后变为非同心光束（平行平板成像是不完善的）， 越大，不完善程度也越大； 5）轴上点近轴光经平板成象是完善的。 二、平行平板的等效光学系统 1、平行平板在近轴区内以细光束成像时，近轴区内的轴向位移为： 2、在近轴区，平行平板的轴向位移只与其厚度d和折射率n有关，与入射角无关。因此，平行平板在近轴区以细光束成像是完善的。;例题：一架显微镜已对一个目标调整好物距进行观察，现将一块厚7.5mm，折射率1.5的平板玻璃压在目标上，问此时通过显微镜还能看清楚目标，如何调整？ 解：由于在显微镜下放入玻璃板厚，必然使原来调好的焦距发生变化，因为玻璃板的加入，会产生轴向位移使原来清晰的像便的模糊。; ;举例：1. 一人站在游泳池旁，垂直注视池底物体，试问物体的视见位置要比实际位置高多少？（水的折射率为4/3） 解：设游泳池水的实际深度为d，有池底物点A发出的光线，经过水平面折射后，像点A’相对物点A产生了轴向位移。;设水底有物点A，经水、乙醇交界面（平面Ⅰ） 折射后成像为A’，;§3.3?反射棱镜 一、反射棱镜的类型 棱镜：在一块玻璃体上磨制出多个折反面的光学元件。 棱镜作用：折转光路、转像、倒像和扫描等。 工作面：光线通过的棱面。 棱：工作面间的交线。 主截面：垂直于棱的平面。 光轴：光线前进的方向，棱镜光轴为折线，光轴的折转次数 = 棱镜反射面数，光轴位于主截面内——光轴截面 种类：简单棱镜、屋脊棱镜、立方角锥棱镜和复合棱镜。 ;1.简单棱镜 1）一次反射棱镜 简单棱镜，在主截面内的坐标改变方向，垂直于主截面的坐标不改变方向，而O’Z’始终沿出射光轴方向。;2) 二次反射棱镜（相当于一个双面镜） 其出射光线与入射光线的夹角取决于两反射面的夹角，像与物一致，不存在镜像。;3）三次反射棱镜 斯密特棱镜，折叠光路，使仪器结构紧凑 ;2. 屋脊棱镜 在一块直角棱镜的一次反射面上，将反射面做改造，原来的平面反射面被两个相互垂直反射面取代，两反射面的交线仍位于原反射面内。这样就可使平行于原反射面