幾何光學(xué)ppt課件

1、3-5 平行平板平行平板 由兩個(gè)相互平行的折射平面構(gòu)成的光學(xué)元件稱為平行平面板。由兩個(gè)相互平行的折射平面構(gòu)成的光學(xué)元件稱為平行平面板。 用棱鏡來替代平面鏡，就相當(dāng)于在光學(xué)系統(tǒng)中多加了一塊平行用棱鏡來替代平面鏡，就相當(dāng)于在光學(xué)系統(tǒng)中多加了一塊平行平面板。平面板。 如標(biāo)尺、刻有標(biāo)志的分劃板、補(bǔ)償板、濾光鏡、維護(hù)玻璃等等如標(biāo)尺、刻有標(biāo)志的分劃板、補(bǔ)償板、濾光鏡、維護(hù)玻璃等等 下面討論光線經(jīng)過平行平面板的折射情況下面討論光線經(jīng)過平行平面板的折射情況 假定平行平面板位于空氣中假定平行平面板位于空氣中 1AFctgIdFKBF LdtgIAF1111tgItgId L一一 平行平板的成像性質(zhì)平行平板的成像

2、性質(zhì) 上式闡明，上式闡明，L因不同的因不同的I1值不同而不同值不同而不同 即從具有不同入射角的各條光線經(jīng)平行平面板折射后，具即從具有不同入射角的各條光線經(jīng)平行平面板折射后，具有不同的軸向位移量，有不同的軸向位移量， 這就闡明，同心光束經(jīng)平行平面板后變?yōu)榉峭墓馐?，成這就闡明，同心光束經(jīng)平行平面板后變?yōu)榉峭墓馐上袷遣煌晟频?。像是不完善的?也可以看出平行平面板的厚度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，成像不完善程度也愈大。愈大。 假設(shè)入射光束孔徑很小，即為近軸光束成像，那么因假設(shè)入射光束孔徑很小，即為近軸光束成像，那么因I1較很小，較很小， 可見對(duì)于近軸光線而言，其軸

3、向位移只和平行平面板的厚度可見對(duì)于近軸光線而言，其軸向位移只和平行平面板的厚度d及玻及玻璃折射率璃折射率n有關(guān)，而與入射角有關(guān)，而與入射角i無關(guān)。無關(guān)。因此，物點(diǎn)以近軸光經(jīng)平行平面板成像是完善的因此，物點(diǎn)以近軸光經(jīng)平行平面板成像是完善的nd l11二二 平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)一反射棱鏡的類型一反射棱鏡的類型簡單棱鏡一次、二次、三次反射棱鏡簡單棱鏡一次、二次、三次反射棱鏡屋脊棱鏡屋脊棱鏡立方角錐棱鏡立方角錐棱鏡復(fù)合棱鏡等復(fù)合棱鏡等 二、根本定義二、根本定義BACABC-ABC-棱鏡光軸棱鏡光軸AB+BC=棱鏡光軸長度棱鏡光軸長度 二、根本定義二、根本定義物空間為右手坐標(biāo)物空

4、間為右手坐標(biāo)zoxyzoxyzoxyzyox 直角棱鏡使光線折轉(zhuǎn)90等腰棱鏡使光線折轉(zhuǎn)恣意角度。二者的特點(diǎn)是：入射面、出射面與光軸垂直。 道威棱鏡，入射面、出射面與光軸不垂直。 道威棱鏡90旋轉(zhuǎn)后，像旋轉(zhuǎn)180。 道威棱鏡: 繞光軸旋轉(zhuǎn)角，其對(duì)應(yīng)的反射像同方向2旋轉(zhuǎn)角。 二二二次反射二次反射棱鏡棱鏡 以上幾種棱鏡兩反射面之間的夾角有為：22.5、30 、45 、90 和180 。也使光線折轉(zhuǎn)45 、60 、90 、180 和360 。 其中：五角棱鏡和直角棱鏡多用于顯微鏡察看系統(tǒng)，使光線折轉(zhuǎn)，便于察看。斜方棱鏡使光軸平移，多用于雙目鏡儀器中，調(diào)理目距。二次反射成像的特點(diǎn)：二次反射成像的特點(diǎn)：

5、成一致像；成一致像； 入射光線與出射光線入射光線與出射光線之間的夾角取決于兩反射之間的夾角取決于兩反射面之間的夾角。面之間的夾角。 三三次反射棱鏡三三次反射棱鏡 屋脊棱鏡 假設(shè)在不改動(dòng)光軸方向和主截面內(nèi)成像方向的條件下需求得到物體的一致像而又不想添加反射棱鏡時(shí)，怎樣辦？ 可用交線位于光軸面內(nèi)的兩個(gè)相互垂直的反射面來取代其中的一個(gè)反射面，使垂直于主截面內(nèi)的坐標(biāo)被這兩個(gè)相互垂直的反射面依次反射而改動(dòng)方向，從而得到物體的一致像。四四 屋脊面和屋脊棱鏡屋脊面和屋脊棱鏡屋脊面的作用：屋脊面的作用： 在不改動(dòng)光軸方向和主截面內(nèi)成像方向的條件下，添加一次反射，使系統(tǒng)總的反射次數(shù)由奇數(shù)變成偶數(shù)，從而到達(dá)物像類

6、似的要求。直角棱鏡反射屋脊棱鏡反射yxzoo1o1z1y1x1yozxoyA1B1C1D1A2B2F2C2E2D2z2o2y2x2o2oy屋脊棱鏡的平面表示方法五角錐棱鏡由立方體切下一個(gè)角而構(gòu)成的。角錐棱鏡特點(diǎn)角錐棱鏡特點(diǎn)1、三個(gè)反射任、三個(gè)反射任務(wù)面相互垂直，務(wù)面相互垂直，底面是一等腰底面是一等腰三角形，為棱三角形，為棱鏡的入射面和鏡的入射面和出射面。出射面。2、當(dāng)光線以恣意方向從底面入射，經(jīng)過三個(gè)直角面依次反射后，出射光線一直平行于入射光線。3、當(dāng)角錐棱鏡繞其頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，出射方向不變僅產(chǎn)生一個(gè)平移。運(yùn)用：與激光測距儀配合測距 由兩個(gè)以上的棱鏡組合起由兩個(gè)以上的棱鏡組合起來構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)一些

7、特殊或來構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)一些特殊或者單個(gè)棱鏡難以實(shí)現(xiàn)的功能。者單個(gè)棱鏡難以實(shí)現(xiàn)的功能。六復(fù)合棱鏡六復(fù)合棱鏡四四 棱鏡和棱鏡的展開棱鏡和棱鏡的展開主要講述把多個(gè)反射面集成在同一塊主要講述把多個(gè)反射面集成在同一塊光學(xué)資料上的情況光學(xué)資料上的情況反射棱鏡：把多個(gè)反射面作在同一塊光反射棱鏡：把多個(gè)反射面作在同一塊光學(xué)資料如玻璃上的光學(xué)零件。學(xué)資料如玻璃上的光學(xué)零件。注：光線在棱鏡反射面上的入射角大注：光線在棱鏡反射面上的入射角大于臨界角時(shí)，在反射面發(fā)生全反射，不于臨界角時(shí)，在反射面發(fā)生全反射，不鍍膜鍍膜二、棱鏡的等效作用與展開二、棱鏡的等效作用與展開、等效作用與展開方法、等效作用與展開方法 1.等效作用

8、反射棱鏡有兩個(gè)折射面和假設(shè)干反射面，假設(shè)不思索反射面，光線在兩個(gè)折射面之間的行為等效于一個(gè)平行平板平行光經(jīng)透鏡成像于焦點(diǎn)平行光經(jīng)透鏡成像于焦點(diǎn)F上上平行光經(jīng)透鏡成像時(shí)加一平面鏡平行光經(jīng)透鏡成像時(shí)加一平面鏡把平面鏡換成直角棱鏡把平面鏡換成直角棱鏡對(duì)于這種光路的等效光路 把棱鏡的光軸截面沿著它的反射面展開，取消棱鏡的反射，以平行玻璃板的折射替代棱鏡折射的方法稱為“棱鏡的展開二棱鏡的展開(1).為了使棱鏡和共軸球面系統(tǒng)組合后，仍能堅(jiān)持共軸球面系統(tǒng)的特性，必需對(duì)棱鏡的構(gòu)造提出一定的要求：a棱鏡展開后玻璃板的兩個(gè)外表必需平棱鏡展開后玻璃板的兩個(gè)外表必需平行。行。b假設(shè)棱鏡位于會(huì)聚光束中，那么光軸假設(shè)棱鏡

9、位于會(huì)聚光束中，那么光軸必需和棱鏡的入射及出射外表相垂直。必需和棱鏡的入射及出射外表相垂直。(2).展開方法利用棱鏡反射面的性質(zhì)，將轉(zhuǎn)機(jī)的光路拉直。即：按入射光線的順序，以即：按入射光線的順序，以反射面為鏡面，求其對(duì)稱像，反射面為鏡面，求其對(duì)稱像，并依次畫出反射棱鏡的展開并依次畫出反射棱鏡的展開圖。圖。折射棱鏡折射棱鏡 ：利用外表的折射作用來任務(wù)：利用外表的折射作用來任務(wù)折射棱折射棱 ：入射面與出射面的交線：入射面與出射面的交線折射角折射角 ：兩折射面夾角：兩折射面夾角偏向角偏向角 ：入射光線與出：入射光線與出射光線的夾角從入射光線轉(zhuǎn)到射光線的夾角從入射光線轉(zhuǎn)到出射光線，順正逆負(fù)出射光線，順正逆負(fù)主截面：垂直于折射棱的平