應(yīng)用光學(xué)第四章

第四章平面系統(tǒng)4.1平面鏡4.2反射棱鏡4.3平行平面板4.4折射棱鏡和光楔改變共軸系統(tǒng)的光軸方向（減少體積和減輕重量）改變像的方向利用平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)作用擴(kuò)大儀器的放大率改變觀察方向擴(kuò)大儀器的觀測范圍實(shí)現(xiàn)分光、合像和微位移平面鏡棱鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的作用：平面鏡用于轉(zhuǎn)折光路棱鏡用于轉(zhuǎn)像潛望鏡中的反射棱鏡分光和分色棱鏡改變光軸方向,便于觀察和縮小儀器體積分光、分色4.1平面鏡

單平面鏡的成像特性

雙平面鏡的成像特性4.1.1單平面鏡的成像特性可用反射定律說明。也可用球面鏡物象公式計(jì)算：平面鏡成鏡像奇次反射：物象方向（坐標(biāo)）不一致，成鏡像偶次反射：物象方向（坐標(biāo)）一致，成相似像雙面鏡成像特性⑴像點(diǎn)的位置反射像均位于以雙面鏡的相交軸線O為圓心、以O(shè)A為半徑的圓周上。兩次成像后的像點(diǎn)位置是以O(shè)A為始邊，按反射順序的方向旋轉(zhuǎn)2α圓周處。⑵出射光線的方向

出射光線相對(duì)于入射光線的偏轉(zhuǎn)2α，與入射角無關(guān)，只取決于雙面鏡之間的夾角α。(3)兩次反射成一致像13

五角棱鏡4.2反射棱鏡一、反射棱鏡的構(gòu)成二、反射棱鏡的分類三、反射棱鏡的成像方向（★）四、反射棱鏡的展開4.2.1反射棱鏡的構(gòu)成形狀：將多個(gè)反射面做在同一塊玻璃上的光學(xué)元件棱鏡的工作面：指光線與之相交的面,入射面,出射面,反射面；棱鏡的光軸：指光學(xué)系統(tǒng)的光軸在棱鏡內(nèi)部所成的折線；棱：指工作面之間的交線；主截面：指垂直于棱的平面,包含光軸的主截面又稱為光軸截面.16一、基本定義光軸光軸截面工作面棱主截面17一、基本定義光軸光軸截面入射光軸截面出射光軸截面4.2.2反射棱鏡的類型⑴簡單棱鏡⑵屋脊棱鏡⑶復(fù)合棱鏡只含有一個(gè)主截面的棱鏡為簡單棱鏡。

反射面被兩個(gè)互相垂直的反射面取代的棱鏡稱作屋脊棱鏡復(fù)合棱鏡是將多個(gè)簡單棱鏡（或屋脊棱鏡）組合在一起使用的棱鏡組4.2.3棱鏡系統(tǒng)成像的物象坐標(biāo)變化

注意透鏡系統(tǒng)不改變坐標(biāo)系的旋向，無論虛實(shí)正倒，坐標(biāo)的手系均不變；任何情況下，維持延光軸的坐標(biāo)軸（Z軸）方向不變，但透鏡對(duì)物體成倒像時(shí)像面上的兩個(gè)垂直于光軸的坐標(biāo)軸（X,Y）軸同時(shí)反向?！纠}4-1】oxyzz1x1y1123z2x2y2z3x3y3左左右左單反取景器：作用

“拉直”的光軸相當(dāng)于經(jīng)過一個(gè)平行平面板

4.2.4反射棱鏡的等效作用與展開

方法

將棱鏡展開來計(jì)算，展開的過程就是光軸經(jīng)反射面逐次成鏡像的過程。結(jié)構(gòu)常數(shù)

K=L/DL：展開后的平板厚度；D：通光口徑不同K值對(duì)應(yīng)不同的棱鏡結(jié)構(gòu)形式。

棱鏡的展開長度不僅取決于棱鏡形式，還與棱鏡通光口徑有關(guān)。4.3平行平板一、平行平板的成像特性二、平行平板對(duì)光線位移的計(jì)算三、平行平板的等效空氣層四、共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合平行平板

光學(xué)儀器中常用“由兩個(gè)平行的光學(xué)平面構(gòu)成的”元件，稱為平行平板或者相當(dāng)于平行平板的光學(xué)元件。

如保護(hù)玻璃、分劃板、濾色片、棱鏡等4.3.1平行平板的成像特性平行平板是一個(gè)無焦元件，在光學(xué)系統(tǒng)中對(duì)光焦度無貢獻(xiàn)。物體經(jīng)平板成等大正立像，物象始終位于平板同側(cè)，虛實(shí)相反。4.3.2平行平板對(duì)光線位移的計(jì)算（1）

平行平板對(duì)象點(diǎn)產(chǎn)生的軸向位移

【例題4-2】一架顯微鏡已經(jīng)對(duì)目標(biāo)物調(diào)整好物距進(jìn)行觀察?，F(xiàn)將一塊厚為7.5MM，折射率為1.5的平板玻璃壓在物體上，如何調(diào)整顯微鏡？顯微鏡需要往上抬高（圖中向右）2.5mm等效空氣層的概念（H與G點(diǎn)出射等效）

圖4.3.3平行平板的等效空氣層等效空氣層的作用補(bǔ)充例題1為了正像的需要，在物鏡與像面之間加入反射棱鏡，計(jì)算時(shí)常將反射棱鏡作為平行平板處理。如圖，已知物鏡的像距為，棱鏡出射面到像面的距離，像面直徑，物鏡直徑，反射棱鏡的結(jié)構(gòu)常數(shù)，折射率，試求反射棱鏡入射面的通光口徑及該面到物鏡之間的距離。解題思路：

第一步作光路圖第二步根據(jù)光路建立幾何關(guān)系，由條件，棱鏡的結(jié)構(gòu)常數(shù)為1，表明口徑與厚度相等。確定極值光線的入（出）射方向及高度，從而確定棱鏡的通光口徑。確定平行平板對(duì)象點(diǎn)的位移，確定像面的位置變化解：棱鏡常數(shù)K=L/D=1，用等效空氣層代替，有：K空氣=（L/n）/D=1/n，有：1/K空氣=n=1.5

確定幾個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)：O(0,0),A(0,18),F(240,7),O’(200,0)直線AF的方程：直線O’D的方程：

求兩直線交點(diǎn)：

y=9.42

3624040y=7ODO’AyxF

d空=L/n=12.56p66例【4-3】補(bǔ)充例題2D為20MM物鏡，像距L’＝100MM，像面直徑為10MM，折射率為1.5163五角棱鏡，D2＝14MM，求D1為多少？4040.68例4-3解：棱鏡后表面和前表面的口徑為像點(diǎn)位移為棱鏡距物鏡距離19.32mm

實(shí)際筒長121mm4.3.4共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合1）共軸球面系統(tǒng)與平面鏡組合：2）共軸球面系統(tǒng)與反射棱鏡組合：4.4折射棱鏡和光楔一、

折射棱鏡

二、光楔

折射棱鏡：光在棱鏡中只有折射沒有反射的棱鏡

稱作折射棱鏡

⑴折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)

⑵折射棱鏡的色散

α4.4.1折射棱鏡αδ⑴折射棱鏡的對(duì)光的偏折

（2）折射棱鏡的色散

光楔：頂角很小的折射棱鏡稱作光楔

4.4.2光楔入射光線在兩個(gè)折射面上近乎垂直的入射和出射，可用角度弧度值代替正弦值，1代替余弦值。光楔偏轉(zhuǎn)角：角度測微的工作原理大的旋轉(zhuǎn)角度獲得微小偏向角度變化的移動(dòng)測微的工作原理大的移動(dòng)量獲得微小移動(dòng)量