应用光学第三章.ppt

二 最大顶角αmax 当第一折射表面入射角I1小到某一数值时，光线在第二表面的入射角可能大于临界角而发生全反射，在第二表面上无出射光线，光线反射到第三表面上去了 只有入射角大于Imin 的光线才能通过棱镜折射 当入射光线和出射光线都分别同两个折射面平行时，对应着棱镜的最大顶角 所以，当 时，将没有光通过棱镜 * 第二十九页，共四十四页，2022年，8月28日 三 最小偏向角 δ只是I1的函数，并且存在一最小值，即最小偏向角δm 即在δm的情况下，光线的路径是对称的 α I1 -I2 I1′ -I2′ δ n I1= -I2? 或 I1?= -I2 * 第三十页，共四十四页，2022年，8月28日 应用 通过测量δm来计算材料的折射率n 将被测玻璃作成棱镜，顶角 ? 取60?左右，然后用测角仪测出角 ? 的精确值。当测得最小偏向角后，即可用上式求得被测棱镜的折射率 δ m在各种分光计和单色仪中都有广泛应用 讨论： ①折射角α很小很小，α→ 0 ，棱镜→平板，δ =0 ②α很小，为光楔 * 第三十一页，共四十四页，2022年，8月28日 四 光楔 ①I1有一定大小 当光线垂直或近于垂直射入光楔时，其所产生的偏向角仅和n、 α有关 光楔的最小偏向角 ② I1很小 * 第三十二页，共四十四页，2022年，8月28日 ③光楔的组合 光学仪器中，常利用两个光楔的组合，使它们分别绕一公共轴心旋转，用以产生不同的偏向角，构成“可变折光本领”棱镜。合成折光本领为： β为两个光楔之间的夹角 当δ1＝δ2＝δ0时， 光楔是光学系统中对光线小角度偏折的元件，通常一对光楔配对使用，分别旋转两个光楔，可以使出射光线位于一个以入射光为轴线的角锥体内的任意方向上 * 第三十三页，共四十四页，2022年，8月28日 几种特殊情况 * 第三十四页，共四十四页，2022年，8月28日 作用： 测小角度偏差 光路偏折和补偿作用 测微小位移 将双光楔产生的微小偏向角δ转换为两光楔间相对较大的旋转角度 * 第三十五页，共四十四页，2022年，8月28日 双光楔移动测微系统 可将垂轴方向的微小位移Δy转换为沿轴方向的大位移Δz * 第三十六页，共四十四页，2022年，8月28日 五 棱镜的色散 为什么白光通过棱镜看到彩虹？ * 第三十七页，共四十四页，2022年，8月28日 白色自然光线 红色光线 紫色光线 对于不同波长的光线，光学材料具有不同的折射率，即n=f(λ) ，当λ小时折射率大。自然光通过三棱镜将得到由红到紫排列的光谱 * 第三十八页，共四十四页，2022年，8月28日 第一页，共四十四页，2022年，8月28日 §3.1平面镜 一 平面镜成像 的球面反射镜 表明物像位于异侧 成正像 结论： ①成完善像，唯一能成完善像的光学元件 ②正立、大小相等、虚实相反的像，像和物对称于平面镜 ③右手坐标系变成左手坐标系，反演，成镜像 ④奇次反射成镜像 偶次反射成一致像 平面反射镜系统与共轴球面系统组合后，可以改变共轴球面系统的方向，但不影响象的清晰度，不改变象的大小和形状 * 第二页，共四十四页，2022年，8月28日 二 平面镜的旋转特性 若入射光线不动， 平面镜偏转α 角，则反射光线转过2α角 ( 因为入射角与反射角同时变化 了α角 该性质可用于测量物体的微小转角或位移 * 第三页，共四十四页，2022年，8月28日 当测杆处于零位时，平面镜处于垂直于光轴的状态M0，此时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 2?角，并被物镜聚焦于F2处。 * 第四页，共四十四页，2022年，8月28日 三 双面镜 1.对于夹角为α的双平面镜系统： α =0 时，像有无数个 α = π时，单平面镜，像有一个 α为任意角时成像若干个 2.研究经两个反射面各成像一次的情况 两次反射像也是右手坐标系，是与原物一致的像 物的位置一定，则像与物的夹角只与双平面镜的夹角有关 当双平面镜转动时，二次反射像是不会动的 * 第五页，共四十四页，2022年，8月28日 3.入射光线与出射光线的夹角 当两面镜夹角为α时，出射光线和入射光线的夹角为2α 当两平面镜一起转动时，出射光线与入射光线的夹角不变，只是光线位置发生了平移（入射光线方向不变） 若两平面镜相对移动α角，出射光线方向改变2α。所以在运输过程中可能造成夹角变化，故往往将二者做成相对不变化，这就是以后要讲的反射棱镜 应用： 转折光路 五角棱镜两反射面的夹角一定则出射光线稳定 * 第六页，共四十四页，2022年，8月28