《平面和平面系统》PPT课件

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1、第四章平面与平面系统4.1平面镜成像4.2平行平板4.3反射棱镜(重点）4.4折射棱镜与光楔5.5光学材料说明1、要求掌握平面镜、平行平板及棱镜的成像特性。2、内容平面及平面系统的成像原理、成像特性、棱镜的分类及应用、成像坐标的判断及常见的光学材料的种类和特性等。说明一、平面及平面系统它能起到透镜元件无法起到的作用1、可改变光路；（将共轴变为非共轴的）；2、实现转向，改变坐标；3、实现色散等。二、常见的平面系统平面镜?棱镜（含两类：反射棱镜、折射棱镜）；?光楔（严格说它也是一种折射棱镜）；?平行平板。4.1平面镜成像一、平面镜成像1、平面镜的成像特性平面镜最

2、常用，也是最简单并能成完善像的唯一一个光学元件。在平面镜前放一物AB，则AB要经过平面镜进行成像，根据作图法求像。从B任意引二条光线，则根据反射定律，可做出其像点B’。故可见：入射为同心光束，出射为同心光束，所以B‘为完善像。而B又为物面空间上任一点,所以对平面镜来说,它能成完善像。4.1平面镜成像2、物像位置关系及放大率公式1）位置关系：在讲折射定律的时候曾经提到，反射是折射的特例，是n'=−n时的情况，而平面像又可看作r=∞的球面镜，这样根据单个的折射面的成像位置公式：2）放大率：即物像大小一致，且成正像。4.1平面镜成像问题：一个人站在平面镜前，镜子的

3、大小和位置满足怎样的要求时，人可以在镜中看见自己的全身像？4.1平面镜成像和镜子的高低有关，与镜子的前后无关！4.1平面镜成像3、镜像、一致像1）镜像：若物为右（左）手坐标，则像为左（右）手坐标。镜像可通过奇次反射得到。理解手系原则！4.1平面镜成像3、镜像、一致像2）一致像：物为右（左）手坐标，像也为右（左）手坐标，即物与像是完全一致的，它可通过偶次反射来得到。4.1平面镜成像二、平面镜的旋转1、平面反射镜旋转了某一微小角度α，则反射光的方向改变2α。4.1平面镜成像2、光学杠杆从图中可见，透镜前焦面处放置分划板，若反射镜与光轴严格垂直，则分划板上的轴上点

4、发出的光将变为平行光轴的平行光，到达反射镜后将原路返回，成像于分划板的原来位置处。但如若二者不严格垂直，反射镜的法线与光轴有一微小角度，则物发出的仍是平行光轴的光，但经反射镜后，为斜平行光束，不能原路返回，成像于分划板的另一位置。导致物像之间有一横向的距离，此距离与反射镜法线与光轴的夹角θ有关，此夹角越大，距离改变量越大。入、出射光的夹角为2θ。即有：BF=y≈f’×2θ。这样就把角度量值转变为了线值，从而实现放大作用。4.1平面镜成像如果现在有一杠杆，如图，正是由于杠杆的前后移动导致反射镜的倾斜，此时反射镜角度的改变量值是由杠杆的移动量决定的：θ=x/a式

5、中x是杠杆的移动量，则由此移动量所引发的像点的移动量值为：这就是光学杠杆的原理，式中，2f’/a――放大倍率。在这个原理中平面反射镜起到了很重要的作用：1）它起到了转折光路的作用，从而使结构紧凑，节省空间。2）平面镜减少了光学元件的个数，降低了成本，并且使结构简单。4.1平面镜成像例题：设平行光管物镜L的焦距f'=1000mm，顶杆与光轴的距离a=10mm，如果推动顶杆使平面镜倾斜，物镜焦点F的自准直像相对于F产生了y=2mm的位移，问平面镜的倾角为多少？顶杆的移动量为多少？解：4.1平面镜成像三、双平面镜成像双平面镜就是二个反射镜构成，而且二者之间有一个夹

6、角θ，现在有一支光AO射入，它经二个反射镜反射后最终射出，二条光线相共轭，现延长入射光及反射光，有一夹角β，β=2θ.有些二次反射式棱镜就是基于这原理构成。见书上P79，图和推导！4.2平行平板一、平行平板成像特性1、定义：由二个互相平行的折射平面构成的光学元件。2、成像特性：根据折射定律可容易的得到结果：4.2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：平行平板放大率为1，且像与物始终在同一侧。此外，光线经平行平板后虽方向不变，但却要产生一定轴向位移：4.2平行平板结论3：同心光束经平板后变为非同心光束，即平行平板成像是不完善的，ΔL1越大，

7、不完善程度也越大。当入射光为无限细的近轴光时，I1此时很小，I1′就更小，趋于0，为此有：轴向位移公式：结论4：轴上点近轴光经平板成像是完善的。4.2平行平板二、等效空气层现设有一玻璃平板，厚度为d，折射率为n，现一条光线射入平板，它首先经由第一折射面发生折射，折射光到达第二折射面，又将发生折射。一为入射光，一为出射光。现在延长入射光及光在第二折射面上的法线方向，二者交于一点G，过G点作垂直于光轴的平面，此平面就是功能与玻璃平板等效的空气平板，其厚度用表示。从图中可见，有：4.2平行平板例题：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

8、，厚度d=15mm的玻璃平板，若拍摄倍率β=-1×，