应用光学第三章Mirrors and Prisms.pdf

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1、第三章MirrorsandPrismsMirrorsandPrisms1加入棱镜转向系统的军用望远镜2改变光路方向变倒像为正像缩小仪器的体积减轻仪器的重量光的色散目前使用的绝大多数光学仪器，都是共轴球面系统和平面镜棱镜系统的组合3§313.1平面镜一平面镜成像r→∞,n'=−nl'=−l表明物像位于异侧n'nn'−nl'β=−=1−=成正像,虚实相反l'lrl结论：①成完善像，唯一能成完善像的最简单的光学元件②正立、大小相等、虚实相反的像，像和物对称于平面镜③右手坐标系变成左手坐标系，反演，成镜像(作图)④奇次反射成镜像偶次反射成一致像平面反射镜系统与共轴

2、球面系统组合后，可以改变共轴球面系统的方向，但不影响象的清晰度，不改变象的大小和形状45二平面镜的旋转特性•若入射光线不动，平面镜偏转α角，则反射光线转过2α角(因为入射角与反射角同时变化了α角•该性质可用于测量物体的微小转角或位移6当测杆处于零位时，平面镜处于垂直于光轴的状态M，此时F点发01出的光束经物镜后与光轴平行，再经平面镜反射原路返回，重被聚焦于F点。1若平面镜转动α角,平行光被反射后要相对于光轴转过2α角，并被物'镜聚焦于F2处FF=ftan2α12若平面镜的转动是由一测杆移动引起的,当测杆被被测物体顶推移动x,而使平面镜绕支点转过α角而处于M

3、状态时1FFf'tan2α2f'12M===xytanαy7三双面镜1.对于夹角为α的双平面镜系统：¾α=0时，像有无数个¾α=π时，单平面镜，像有一个¾α为任意角时成像若干个2.研究经两个反射面各成像一次的情况¾两次反射像也是右手坐标系，是与原物一致的像¾物的位置一定，则像与物的夹角只与双平面镜的夹角有关¾当双平面镜转动时，二次反射像是不会动的∠y''PPy=∠y''PPy'−∠∠ypy'=2∠RPRPy'−2∠QPQPy'=2α83.入射光线与出射光线的夹角¾当两面镜夹角为α时，出射光线和入射光线的夹角为2α¾当两平面镜一起转动时，出射光线与入射光线的

4、夹角不变，只是光线位置发生了平移（入射光线方向不变）。适于折转光路¾若两平面镜相对移动α角，出射光线方向改变2α。©在运输过程中可能造成夹角变化，故往往将二者做成相对不变化，如将两个反射面做在玻璃上形成棱镜。¾应用：转折光路五角棱镜两反射面的夹角一定则出射光线稳定9§323.2平行平板•由两个相互平行的折射平面组成的光学零件，在光学仪器中应用较多。•如分划板、显微镜载物台上的载波片和盖玻片、滤光片和滤色片、补偿平板及保护玻璃片等。•反射棱镜也展开成平板，因此研究平行平板的成像具有重要意义10•成像特性•两折射面平行，则I=I’21•由折射定律，I’=I,U

5、’=U2121•γ=1,β=1,α=1F11¾光线经平行平板折射后方向不变¾平板是个无光焦度元件，不会使物体放大或缩小，在系统中对光焦度无贡献¾光线经平行平板后，产生侧向位移（平行位移）△T和轴向位移△L’12cosItgI′DG=−dsin(1I1)Δ=−Ld′(1)1'nIcostgI1•讨论：1.ΔL’是I的函数，成像不完善1只有近轴光线I很小，才满足理想成像11'像可以认为是由物体移动一个轴向位移得到Δld=−()(1)n2.平行平板所成的像与原物的大小一样光学系统中加入平行平板后不影响光学系统的特性，只是使像平面后移一段距离Δl’13•例：一架显

6、微物镜已对一个目标物调整好物距进行观察。现将一块厚度7.5mm，折射率1.5的平板玻璃压在目标物上，问此时通过显微镜能否清查地观察到目标物，该如何重新调整？显微镜应向上抬高2.5mm'1Δld=−(1)n143.平行平板的等效光学系统---等效空气平板−dd=d−Δl'=n光线经玻璃平板H点出射后的情况与光线经空气层G点出射后的情况完全相同。厚度为d的平板玻璃与厚度为的空气层d的厚度对光线的作用效果是等价的。称这个空气层为平板玻璃的的等效空气层。15利用等效空气平板的概念，进行像平面位置和棱镜外形尺寸计算十分方便。只需计算出无平行玻璃板（即等效空气平板）的

7、像方位置，然后再沿光轴移动一个轴向位移Δl’，而无需对平行玻璃平板逐面进行计算.l'=l−d+Δl'2116§333.3反射棱镜反射镜一定义反射棱镜：有一个或多个平面反射表面磨制在同一块玻璃上形成的光学元件用途：改变光轴方向，使像倒转17棱镜的光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分工作面：反射或折射表面棱：工作面之间的交线主截面：与各个棱垂直的截面光轴主截面：包含光轴的主截面18•特点：¾用于改变光的传播方向¾能量消耗减少，保证相对位置的稳定可靠正入射条件，反射面采用全反射或镀膜¾反射棱镜中，反射面的成像性质和平面镜相同，成理想像¾由于在入射、出射面有两次折射

8、，对成像质量有一定影响19二分类简单棱镜一次反射棱镜、二次反射棱镜