物理光学与应用光学第三章

《物理光学与应用光学第三章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章平面与平面系统平面镜的成像平行平板的成像性质反射棱镜折射棱镜与光楔光学材料平面镜棱镜系统的主要作用：1、将共轴系统折叠以缩小仪器的体积和减轻仪器的重量2、改变像的方向——起倒像作用3、改变共轴系统中光轴的位置和方向4、利用平面镜或棱镜的旋转，连续改变系统光轴的方向一、单平面镜成像第一节平面镜成像物像位于异侧，物像虚实不同成正像xyzy'x'z'采用右手坐标法则OO’一个右手坐标系经平面镜成像为一个左手坐标系PQ奇次反射成镜像，偶次反射成一致像。P'Q'PQOANN'A'A"αα2α二、平面镜旋转特性若入射光线不动，平面镜偏转a角，则反射光线转过2a角。平

2、面镜旋转特性的应用：光学比较仪中的光学杠杆MM为分划板PP为反射镜单平面镜的成像特性1）平面镜能使整个空间任意物点理想成像；物点和像点对平面镜而言是对称的；2）实物成虚象，虚物成实像。物和像大小相等，但形状不同；3）奇次镜面反射像被称为镜像；偶次反射成一致像。4）平面镜的转动具有光放大作用。O2O1qqbPPPAMNβ≤90β=2θ三、双平面的成像由外角定理：由外角定理：1）β角与入射角无关，只取决于两平面镜夹角θ。2）当双平面镜绕棱线转动时，只要保持θ角不变，二次反射像是不动的，即出射光线的方向不变，但光线位置要产生平行位移。出射光线不稳定Θ=0β=0Θ

3、=450β=900Θ=900β=18003）两面镜广泛应用于折转光路、改变光轴方向。PPP1O1A2'O2qAA1'(A2)∠APA2’=2θ4）二次反射像的位置应在物体绕棱线（P点）转动2θ角处，转动方向应是反射面按反射次序，由P1转到P2的方向。αα双平面镜具有以下成像性质：1）二次反射像与原物坐标系相同，成一致像。2）位于主截面（两平面镜的公共垂直面）内的光线，不论入射光线方向如何，出射光线的转角永远等于两平面镜夹角的两倍。第二节平行平板由两个相互平行的折射平面构成的光学元件称为平行平面板。用棱镜来代替平面镜，就相当于在光学系统中多加了一块平行平面板。

4、如标尺、刻有标志的分划板、补偿板、滤光镜、保护玻璃等等一、平行平面板的成像特性假定平行平面板位于空气中应用折射定律平板的两面是平行的出射光线平行于入射光线此时平行平板的光焦度为零，不会使物体放大或缩小平行平板的出射光线BS′相对于入射光线SA产生侧向位移BD=DT平行平面板的厚度为d，由ΔABD和ΔABC得光线移动的距离随入射角的不同而不同同样也随平板的厚度不同而变化如果是在近轴区，上式可以写为如果d、n是常数，因此DT和i1成正比设入射光线为同心光束并会聚于E点（为虚物点）光线折射后和光轴交于S′点ΔL′因I1值不同而不同同心光束经平行平面板后变为非同心光

5、束，成像是不完善的。平行平板的厚度d愈大，成像不完善程度也愈大。出射光线和入射光线在光轴方向上有一轴向位移ΔL′。如果入射光束孔径很小，即为近轴光束成像，则因I1很小，与入射角i无关。因此，物点以近轴光经平行平板成像是完善的。例：一焦距的透镜，若物体位于处通过透镜成像，问该像位于何处？放大率？现在物与透镜之间放一厚度的平行平板（n=1.5),求此时的像距和放大率。若将该板放在透镜和像之间，其成像情况如何？解：无平行平板时：平行平板位于物与透镜之间：该板使像位移20mm，平行平板位于透镜和像之间时，由于▲二、平行平板的“等效空气层”平行平板玻璃的折射等效空气层

6、1）近轴光线（I较小）1）近轴光线2）远轴光线（I较大）厚度为E的空气层：一般棱镜的材料都用K9玻璃，n=1.5163。为方便，不同入射角I对应的k值列入下表总结凡在光路中有平行平板玻璃（如反射棱镜）时再从G点以后的光路全部加上轴向平移量，即可得到实际光路。首先用厚度为的等效空气平板取代厚度为d的平板玻璃，算出等效空气平板出射面的光线投射高度h2第三节反射棱镜主要利用全反射原理，不满足临界角的要镀反射膜反射棱镜：把多个反射面做在同一块光学材料（如玻璃）上的光学零件。一次反射棱镜二次反射棱镜三次反射棱镜屋脊反射棱镜反射棱镜反射镜可以改变光轴方向，减小长度，转像、

7、倒像等。但1、镀膜，不耐久2、光能损失3、装校不便。一、反射棱镜的类型反射棱镜的分类反射棱镜分为普通棱镜和复合棱镜两大类复合棱镜(e)阿贝棱镜，反射三次(a)(b)(c)(d)(e)(d)别汗棱镜，反射五次主截面入射面、出射面、反射面工作面的交线垂直于棱的截面（一）基本定义工作面棱棱镜光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分，如ABC光轴长度：棱镜光轴的几何长度；如AB+BCBAC（光轴截面：主截面与光轴重合）反射棱镜的构成与作用反射面折射面2折射面1棱3棱1棱2主截面反射棱镜的作用：一是改变光轴的方向，二是转像。与平面镜相比在成像性质上是增加了两次折射。（二）简单

8、棱镜（a）等腰直角棱镜xyzz′y′x