3.3 反射棱鏡.ppt

第三節(jié)反射棱鏡 ReflectingPrisms 一 反射棱鏡的類型 定義 把多個反射面制作在同一塊光學(xué)材料 如玻璃 上的光學(xué)零件 注 反射棱鏡主要利用全反射原理反射光線 但不是所有反射棱鏡的反射面都滿足全反射條件 凡遇到這樣的反射面 都必須鍍上反射膜 功能 折轉(zhuǎn)光路 轉(zhuǎn)像 掃描等 類型 簡單棱鏡 屋脊棱鏡 立方角錐棱鏡和復(fù)合棱鏡 主截面 垂直于棱的截面 基本概念 工作面 入射面 出射面 反射面 棱 工作面的交線 棱鏡光軸 光學(xué)系統(tǒng)的光軸在棱鏡中的部分 如ABC 光軸長度 棱鏡光軸的幾何長度 如AB BC B A C 光軸截面 主截面與光軸重合 1 一次反射棱鏡 特點(diǎn) 具有1個反射面 成鏡像 類型1 入射面 出射面均與光軸垂直 a 等腰直角棱鏡b 等腰棱鏡 例 等腰直角棱鏡 1 成像規(guī)律 沿光軸方向的Oz O z 軸始終沿光軸出射方向 垂直于主截面的坐標(biāo)方向不變 位于主截面內(nèi)的坐標(biāo)改變方向 2 類似單平面鏡 類型2 入射面 出射面均不與光軸垂直 例 道威 Dove 棱鏡 2 旋轉(zhuǎn)特性 棱鏡繞光軸旋轉(zhuǎn) 角 其反射像同方向旋轉(zhuǎn)2 角 特性 1 用于平行光路 入射光軸 出射光軸方向不變 x正倒對調(diào) x y翻轉(zhuǎn)2 應(yīng)用 周視瞄準(zhǔn)儀 2 二次反射棱鏡 特點(diǎn) 1 兩個反射面 成一致像 2 出射 入射光線夾角等于兩反射面夾角的2倍 雙面鏡原理 3 三次反射棱鏡 特點(diǎn) 1 出射 入射光線夾角為45 2 奇次反射成鏡像 二 屋脊棱鏡 目的 利用奇次反射棱鏡使物體成一致像 屋脊 構(gòu)造交線在光軸面內(nèi)的兩個相互垂直的反向面 功能 垂直于主截面的坐標(biāo)y 被兩個反向面依次反射而改變方向 屋脊棱鏡的平面表示方法 12 三 立方角錐棱鏡 立方角錐棱鏡 結(jié)構(gòu) 三個反射工作面相互垂直 底面ADH 等邊三角形 是入射 出射面 特性 光線以任意角度從底面入射 經(jīng)三個直角面依次反射后 出射光線始終與入射光線平行 應(yīng)用 激光測距儀 用于激光諧振腔等 四 復(fù)合棱鏡 1 分光棱鏡 特點(diǎn) 1 光強(qiáng)按比例分束 2 兩束出射光束光程相等 應(yīng)用 分束 2 分色棱鏡 特點(diǎn) 白光被分解為紅 綠 藍(lán)三色 應(yīng)用 彩色電視攝像系統(tǒng) 3 轉(zhuǎn)像棱鏡 特點(diǎn) 出射 入射光軸平行 實(shí)現(xiàn)完全倒像 折疊長光路 應(yīng)用 望遠(yuǎn)鏡 4 雙像棱鏡 特點(diǎn) 非光軸上的物點(diǎn) 輸出兩個像點(diǎn) 光軸上的物點(diǎn) 輸出兩個像點(diǎn)重合 應(yīng)用 雙像目鏡 對圓孔的瞄準(zhǔn) 雙像棱鏡 棱鏡 和 反射面鍍半反半透析光膜 二 棱鏡的成像方向判定1 建立坐標(biāo)系2 z軸 光軸方向 大拇指恒沿光軸方向 3 y軸 垂直于光軸截面坐標(biāo)的像 普通棱鏡 不變屋脊 奇 變 偶 不變4 x軸 平行于主截面的坐標(biāo)軸 與反射次數(shù)相關(guān) 奇 鏡像 偶 一致像5 透鏡 像的方向有變化但是坐標(biāo)系不變 根據(jù)z的方向不變 確定y方向 根據(jù)手系確定x 17 z軸 x軸 y軸 18 5 例 屋脊半五角棱鏡 棱鏡的等效作用 1 無鏡時 2 加平面鏡 3 加棱鏡 4 等效作用 A L R 三 棱鏡等效作用與展開 等效平行平板厚度 棱鏡光軸長度 展開 在棱鏡主截面內(nèi) 按反射面的順序 以反射面與主界面的交線為軸 依次按反射面順序做鏡像 可得到棱鏡的等效平行平板 一 棱鏡等效作用與展開方法 22 一次反射時L 棱鏡的光軸長度 D 入射光束口徑 L D k 1 二 幾種典型棱鏡的展開 直角棱鏡展開 23 二次反射時 L 棱鏡的光軸長度 D 入射光束口徑 L D L 2D K 2 24 五角棱鏡展開 25 半五角棱鏡展開 26 等腰棱鏡展開 27 B A C A B D 斯密特棱鏡展開 例 圖為一等腰直角棱鏡和兩個薄透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng) 棱鏡直角邊長為兩透鏡相距50mm 物高10mm 距棱鏡60mm 棱鏡距L1為l00mm 求物體經(jīng)系統(tǒng)后所成的像的位置和大小 棱鏡的等效平行平板厚度d為60mm 例 圖為一等腰直角棱鏡和兩個薄透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng) 棱鏡直角邊長為兩透鏡相距50mm 物高10mm 距棱鏡60mm 棱鏡距L1為l00mm 求物體經(jīng)系統(tǒng)后所成的像的位置和大小 棱鏡的等效平行平板厚度d為60mm 利用等效空氣平板的概念 等效空氣平板厚度為 例 圖為一等腰直角棱鏡和兩個薄透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng) 棱鏡直角邊長為兩透鏡相距50mm 物高10mm 距棱鏡60mm 棱鏡距L1為l00mm 求物體經(jīng)系統(tǒng)后所成的像的位置和大小 例 有一個視放大率為10倍的開普勒望遠(yuǎn)鏡 目鏡焦距20mm 系統(tǒng)出瞳直徑為4mm 在物鏡像方焦平面前放一個別漢屋脊棱鏡 其玻璃折射率n 1 5163 棱鏡展開長度為L 5 16D1