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一、光学系统光能损失概述二、反射损失计算?折射面损失计算公式?反射面损失计算公式三、吸收损失计算四、同时考虑反射和吸收损失时的计算五、反射率与折射率、入射角的关系六、两种典型金属镀层的反射系数七、光能损失计算举例
△任何实际光学系统都不可能完全透明,从系统射出的光通量Φ`永远比进入系统的光通量Φ要少,即系统的透过率τ永远小于1。为了求出光学系统成像的实际光亮度和光照度,必须求出τ的数值。
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光学系统中的光能损失主要有:反射损失、吸收损失、散射等,而所损失能量中大部分是由反射和吸收造成的。如图所示一球面折射透镜Φ是入射光通量Φ``——反射光通量Φ`——折射光通量
由此可见,造成折射透镜光能损失的原因有两个:第一,光束在光学零件表面的反射;第二,光束通过介质时的吸收。
光能损失产生两个方面的主要负面影响:1.使光学系统成像光亮度降低。2.由于反射光再经过它前面的表面反射回到像平面上,使像平面形成一个亮的背景,降低了像平面的对比,使像的清晰度下降。下面分别讨论光学系统中光能反射和吸收损失的计算
二、反射损失计算
二、反射失算
二、反射损失计算
这样将二个折射面的反射光能损失合起来,从透镜最终出射的光通量为:如果光学系统有K个折射面,则从最后一个折射面出射的光通量为:
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三、光能的吸收损失计算l
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v介质的透明系数
四、同时考虑反射和吸收损失时的计算
五、介质折射率及光线入射角对反射率的影响
同样在不同的入射光线入射时,同一材料的光学元件的反射率也不同。下图是不同入射角时某材料光学元件的反射率。
六、两种典型反射镀层的反射镜v由于一部分被反射层吸收和散射
镀铝反射镜用于光学零件外表面反射,镀银反射镜用于光学零件内表面反射。镀铝的平均反射系数为0.85,镀银的平均反射系数为0.9。光学玻璃的透明系数P通常取平均值0.99。冕牌玻璃、火石玻璃与空气接触的折射面的反射系数分别为0.95,0.96。将这些数据代入透过率公式,得到计算光学系统透过系数τ的公式如下:
N1——镀铝面数;N2——镀银面数;N3——冕牌玻璃和空气接触面数;N4——火石牌玻璃和空气接触面数;l——沿光轴计算的玻璃总厚度(以厘米为单位)。
七、例题
由表中看到,镀银面1个,冕牌玻璃与空气接触表面13个,火石玻璃与空气接触表面3个,光学系统中介质总厚度为13.17cm。将以上数据代入反射系数公式得:
由计算结果可见,复杂的光学系统中光能损失是十分严重的,而造成光能损失的主要原因则是反射损失。最常用的化学镀双层增透膜使反射损失降到0.01镀多层增透膜可以使反射系数降低到0.5%
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