工程光学10年秋季 第四章.pptVIP

改变共轴系统的光轴方向（减少体积和减轻重量） 改变像的方向 利用平面镜转动作用扩大仪器的观测范围 实现分光、合像和微位移 一、基本定义 屋脊面的作用： 在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下，增加一次反射，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物像相似的要求。 屋脊棱镜的平面表示方法 原则： 底片翻拍器 例题： 用焦距=450mm 的翻拍物镜拍摄文件，文件上压一块折射率n=1.5，厚度d=15mm的玻璃平板，若拍摄倍率β=-1×，试求物镜后主面到平板玻璃第一面的距离。 x y z x’ y’ z’ 加入合适的棱镜 x y z x’ y’ z’ 加入合适的棱镜 x y z x y z §4.3.1 平行平板的成像特性 §4.3 平行平板 结论1：光线经平行平板折射后光线方向不变 结论2：物像同侧、虚实相反、放大率为1 光线经平行平板后方向虽然保持不变，却要产生一定的位移，这个位移记为轴向位移ΔL′ 结论4：光线经平行平板后虽方向不变，但要产生一定得位移。 结论5：轴上点经近轴光成像是完善的 中国农业大学理学院 工程光学 Applied Optics 中国农业大学 理学院应用物理系 理学院楼217 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 第四章 平面系统 §4.1 平面镜 §4.1.1 单平面镜的成像特性 1.平面镜的成像特性 2.物像位置关系及放大率公式 平面镜是唯一成完善像的光学元件 像是正的，物像虚实相反，大小一致 3.镜像、一致像 平面镜能改变光轴方向，将较长的光路压缩在较小空间内。但成镜像，会造成观察者的错觉 奇数次反射成镜像， 偶数次反射成一致像; 当物体旋转时， 其像反方向旋转相同的角度。 §4.1.2 平面镜的偏转 重要特性： 当入射光线方向不变而使平面镜转动α角时，反射光线将以同一方向旋转改变2α角的方向出射。 1.性质推导 该性质可用于测量物体的微小转角和位移 2.应用：光学杠杆 此类光学仪器的倍数可做到100倍 不论成多少像，都在以Q为圆心，以QA为半径的圆周上。 §4.1.3 双平面镜 像有无数个 像只有一个 研究物A经两个平面各成像一次的情况 沿M1到M2的方向 沿M2到M1的方向 入射光线和出射光线的夹角 ?只与α有关 出射光线不稳定 B A C 光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分 ABC---棱镜光轴 光轴长度：棱镜光轴的几何长度； AB+BC= 棱镜光轴长度 §4.2 反射棱镜 入射面 出射面 反射面 工作面:　 入射面， 出射面， 反射面。　　 棱: 主截面: 光轴截面: （a)一次反射直角棱镜 y x z z′ x′ y′ 二、反射棱镜的类型 （一）简单棱镜 y x z （b）二次反射直角棱镜 z′ y′ x′ (c) 五角棱镜 z y x x′ z′ y′ z y x 斯密特棱镜 z′ x′ y′ (d) 等腰棱镜 这种两个互相垂直的反射面称为屋脊面， 而带有屋脊面的棱镜称为屋脊棱镜。 直角棱镜 屋脊棱镜 两个互相垂直的反射面称为屋脊面 （二）屋脊棱镜 直角棱镜反射 屋脊棱镜反射 z y x z′ y′ x′ z y x z′ y′ x′ （a）别汉棱镜 y z x z′ x′ y′ （三）复合棱镜 z y x (b) 阿贝棱镜 z′ x′ y′ （c）转像棱镜 y x y’ x’ y x x’ y’ z z’ z z’ 三、棱镜系统成像的物像坐标变化 1、沿着光轴的坐标轴(如z轴）在整个成像过程中始终保持沿着光轴，并指向光的传播方向； 2、垂直于主截面的坐标轴（如x轴）在一般情况下保持垂直于主截面，并与物坐标同向。但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次； 3、在主截面内的坐标轴（如y轴）由平面镜的成像性质来判断，根据反射镜具有奇次反射成镜像，偶次反射成一致像的特点，首先确定光在棱镜中的反射次数，成一致像反射坐标系不变。 注意：屋脊面为两次反射。 4.透镜系统不改变坐标系的旋向。 y x z （a）等腰直角棱镜 z′ y′ x′ y x z (b)等腰棱镜 z′ x′ y′ (c) 五角棱镜 z y x x′ z′ y′ (d) 半五角棱镜 z y x z′ y′ x′ x y z 屋脊棱镜 x’ y’ z’ 确定像坐标方向 x y z x’ y’ z’ 确定像坐标方向 中国农业大学理学院