ch平面與平面系統(tǒng)實用

會計學1ch平面與平面系統(tǒng)實用2§3.1平面鏡成像一、平面鏡成像1.平面鏡的成像性質：

l'=－l，β=1平面鏡是唯一能成完善像的光學零件。對稱性：使物像不一致，使原來的右手坐標系變?yōu)樽笫肿鴺讼?，形成鏡像。結論：1）奇數(shù)次反射，成鏡像；偶數(shù)次反射，物像一致。2）當物體旋轉時，像沿相反的方向旋轉相同的角度。

平面成像

平面的鏡像第1頁/共23頁31.平面鏡的旋轉當入射光線方向不變，使平面鏡旋轉α角時，反射光線的方向改變2α角。如圖所示：

應用：測量微小角度和位移。如光學杠桿原理。第2頁/共23頁4光學杠桿原理：由上式可知，這種基于光學杠桿原理的裝置可以測量微小的位移。第3頁/共23頁5二、雙面鏡成像出射光線和入射光線的夾角與入射角無關，只取決于雙面鏡的夾角α角。作用：折轉光路，只需調整好雙面鏡的夾角，對雙面鏡的安裝精度要求不高。第4頁/共23頁6§3.2平行平板成像一、平行平板的成像特性

第5頁/共23頁7

結論：

1）出射光線與入射光線平行，即經(jīng)平行平板后光線的方向不變；

2）平行平板是個無光焦度元件，不會產(chǎn)生物體的放大和縮小，對系統(tǒng)光焦度無貢獻；

3）光線經(jīng)過平行平板后，會產(chǎn)生側向位移和軸向位移。上式表明：軸向位移ΔL'隨入射角I1不同而不同，即軸上發(fā)出的不同孔徑的光線經(jīng)平行平板后與光軸的交點不同。即平行平板不能成完善像。第6頁/共23頁8

二、平行平板的等效光學系統(tǒng)

1.近軸細光束成像

近軸區(qū)的軸向位移為：Δl'=d(1-1/n)

所以，近軸區(qū)光線的軸向位移與入射角無關，成完善像。

2.應用：

在光學系統(tǒng)中，常把平行平板等效為空氣平板。第7頁/共23頁9§3.3反射棱鏡一、概述

1.反射棱鏡：

將一個或多個反射面磨制在同一塊玻璃上的光學元件。

2.作用：

折轉光路、轉像、倒像、掃描等

3.術語：主截面、工作面、棱、光軸、入射面和出射面

4.特點：反射裝配困難、反射面易腐蝕、反射鏡組合困難。

反射棱鏡無上述缺點。

第8頁/共23頁10二、反射棱鏡的類型反射棱鏡種類繁多，大體上可分為：簡單棱鏡、屋脊棱鏡、立方角錐棱鏡和復合棱鏡。1.簡單棱鏡

簡單棱鏡只有一個主截面，所有工作面都與主截面垂直。根據(jù)反射次數(shù)，又可分為：一次反射棱鏡、二次反射棱鏡、三次反射棱鏡。一次反射棱鏡二次反射棱鏡第9頁/共23頁112.屋脊棱鏡用兩個互相垂直的反射面代替直角棱鏡的一個反射面，形成屋脊棱鏡。從而使反射次數(shù)為偶數(shù)，物像的坐標系一致。屋脊棱鏡的成像第10頁/共23頁123.立方角錐棱鏡立方體切下一個角形成。光線以任意方向入射，經(jīng)三個直角面反射后，出射光線始終與入射光線平行；當棱鏡繞其頂點旋轉時，出射光線方向不變，僅產(chǎn)生一個位移。主要用于激光測距。立方角錐棱鏡第11頁/共23頁134.復合棱鏡由兩個以上的棱鏡組合形成復合棱鏡。它可以實現(xiàn)特殊的功能。常見的有：分光棱鏡、分色棱鏡、轉像棱鏡和雙像棱鏡（用于目鏡）。分光棱鏡分色棱鏡第12頁/共23頁14轉像棱鏡的成像雙像棱鏡的成像第13頁/共23頁15三、棱鏡系統(tǒng)成像方向的判斷判斷原則：

（1）O'Z'坐標軸和光軸的出射方向一致。（2）垂直于主截面的O'Y'坐標軸方向視屋脊面?zhèn)€數(shù)而定：若為偶數(shù)，則O'Y'與OY同向；若為奇數(shù)，則O'Y'與OY反向。

（3）平行于主截面的O'X'坐標軸方向視反射面的個數(shù)而定：若反射面?zhèn)€數(shù)為偶數(shù)，X'Y'Z'為右手坐標系；若反射面?zhèn)€數(shù)為奇數(shù)，X'Y'Z'為左手坐標系。第14頁/共23頁16三、反射棱鏡的等效作用與展開反射棱鏡是由兩個折射面和若干個反射面組成。作用：相當于平面鏡＋平行平板用途：折轉光路、轉像、倒像等例如：反射棱鏡用于成像系統(tǒng)時的等效光路。反射棱鏡展開的等效光路第15頁/共23頁17§3.4折射棱鏡折射棱鏡由兩個折射表面對光線進行折射而進行工作的。兩折射面的交線稱為折射棱；其夾角稱為折射角；垂直于折射棱的平面稱為主截面。ABCDnαI1I2'I1'I2折射棱鏡第16頁/共23頁18一、折射棱鏡的偏轉折射棱鏡的兩個工作面不同軸，故不能把這種棱鏡看作平行平板。入射光線AB與出射光線CD的夾角，稱為偏向角。偏向角的計算公式為：由上式可知：偏向角的大小與I1、α、n有關。最小偏向角滿足的條件：I1

=－I2'，I1=－I2'

應用：常用最小偏向角測量介質折射率。第17頁/共23頁19二、光楔及其應用折射角很小的棱鏡，稱為光楔。此時，它的偏向角公式可近似為：δ＝α（n-1）即，光線垂直入射時，δ僅由折射角α和折射率n決定。用途：把兩塊相同的光楔組合在一起，相對轉動，可產(chǎn)生不同的偏向角。在光學系統(tǒng)中，補償和測量小角度偏差。

δ＝2α（n-1）cosφ

第18頁/共23頁20三、棱鏡的色散色散：白光經(jīng)過棱鏡后被分解為各種色光的現(xiàn)象。通常，波長長的紅光折射率低，波長短的紫光折射率高，因此，紅光的偏向角小，紫光的偏向角大。白光光譜：按波長長短順序排列的光譜。雙光楔旋轉測微第19頁/共23頁21白光光譜的獲得第20頁/共23頁22§3.5光學材料一、對光學材料的要求：

折射材料對工作波段有良好的透過率；反射材料對工作波段有很高的反射率。二、光學材料的種類：

主要有三大類：光學玻璃、光學晶體和光學塑料。

1.光學玻璃：

光學玻璃是由硅、磷、鉛、鉀、砷、鋁等多種氧化物經(jīng)高溫熔融成鹽熔液體，再經(jīng)過冷所得到的各向同性的無定形物體。

1）特性：最常用的光學材料，制造工藝成熟、品種齊全，可透過0.35~2.5微米的各色光，超出這一波段的光會被玻璃強烈吸收。第21頁/共23頁23

2）特征參數(shù)：

平均折射率、阿貝常數(shù)、部分色散、相對色散等。

3）分類：

a)冕牌玻璃K(PbO<3%)：折射率低nD＝1.50~1.55，色散小、性硬、質輕、透明度號。

b)冕牌玻璃K(PbO>3%)：折射率高nD＝1.53~1.85，色散大、性軟、質重、帶黃綠色。

4）