光學黑箱問地的題目

1、光學黑箱問題光學黑箱問題通常是已知黑箱外人射光線和出射光線的方向（二者方向不同或有側(cè) 向位移），來確定箱內(nèi)光學元件的性質(zhì)及組合方式光線在黑箱內(nèi)傳播方向發(fā)生了變 化.在光線偏折處正是光學元件所在的位置一般是將人射光線和出射光線在箱內(nèi)適 當延長使其相交，若適當延長不能相交，則可另用直線在箱內(nèi)對稱地將它們連接起 來，再根據(jù)光線方向的變化規(guī)律確定光學元件的性質(zhì)以及組合方式 如圖16 一 46所示各圖，單色平行光從左方射人匣內(nèi)，試畫出每個匣子應放何元件才會顯出如下結(jié)果出射光線的單雙箭頭分別對應光線的兩個邊界(4)根據(jù)反射折射規(guī)律以及各光學元件對光線的作用特點我們把以上各例分為以下各種類型：I會聚型與發(fā)散

2、型其中囹（1 ）、（ 2）屬于這種類型 由圖（1 ）可知入射與出射光線的上下位置倒置一定是入射光線經(jīng)會聚光學元件在匣 內(nèi)會聚，即經(jīng)元件上半部分和下半部分的人射光線被會聚后發(fā)生交叉才使得出射光線與人射光線對應位置對調(diào)因此圖（1 ）中放的是凸透鏡，光路見圖16 47 ;圖（2）中出射光線與人射光線上下對應位置不變，人射光線在匣子中經(jīng)光學元件發(fā)散，里面放的是凹透鏡，光路見圖16 482.變束型圖（3）、（ 4）屬于這種類型 圖（3）單雙箭頭光線上下對應位置 未變，光線在匣子中沒有交叉但由于出射光線范圍變大了，總效果應屬于發(fā)散型又由于出射光線是平行光，一定是光線先經(jīng)凹透鏡發(fā)散，再經(jīng)凸透鏡會聚成平行光

3、光路如圖16 49.從圖（4）可知光線在匣子中交叉，光具組相當于一個會聚光學 元件，匣子中只能兩個都是凸透鏡，否則均不能使出射光線是平行光光路，見圖1650所示.由圖16 49 ,16 50可知，此裝置可以改變光束的范圍大小，故稱為 變束器3側(cè)移型 圖（5）、（ 6）就屬于此種類型，圖（5）、（ 6）出射光線與人射光線 上下對應關(guān)系未變，且出射光線都是平行光，但它們是有區(qū)別時圖（5）的出射光線 平行于原人射的光線方向，并發(fā)生側(cè)移.而圖（6 ）的出射光線顯然下偏了，偏向角 S如圖所示 故（5 ）、（ 6 ）中分別是平行玻璃磚與三棱鏡，光路圖見圖 16 51、 16-52.團 16-534反射型

4、圖（7）、（ 8）屬于反射型.圖（7 ）、（ 8）出射光線與人射光線 在匣子同側(cè)或非右側(cè) 此情況一定是光線經(jīng)光學元件反射（包括全反射）而形成的， 由于人射點與反射點是同一點.故我們可以先反向延長人射光線與反射光線，讓其交 于一點，如囹中的a,e、f點圖（7）延長后我們?nèi)菀字拦饩€是發(fā)散的內(nèi)部元件是凸面鏡而圖（8）光線是會聚的 內(nèi)部元件是凹面鏡.圖（9）光線偏折90°，內(nèi)部放 的是全反射棱鏡或成 45°放置的平面鏡光路分別如圖16-53的（a）、（ b ）、（ c）、（d）.圖 16-54圖 16-55圖 16-56圈 jfr-57一個比較復雜的光學黑箱問題，都可以根據(jù)人射光

5、束與出射光束的特點歸結(jié)為上 述四種基本類型或幾種基本類型的組合.我們首先根據(jù)題意確定題型，再考慮可能 是什么光學元件及怎樣的組合方式再復雜的問題都可以迎刃而解請看下述兩例例1如圖16 54所示，人射到方框的光束是發(fā)散的，而出射光線是平行光束, 試選用光學元件達到圖示改變光路的效果，請在方框內(nèi)畫出光學元件及光路圖分析與解 根據(jù)圖16 一 54所示光路結(jié)構(gòu)，首先考慮屬反射型 因為出的的光線 與人射光線位于同側(cè)，這由平面鏡或全反射棱鏡來完成再根據(jù)光束的變化又屬會 聚型，這可能是凸透鏡作用的結(jié)果，根據(jù)以上分析知：首先凸透鏡將發(fā)散光束變?yōu)?平行光束平行光束再通過全反射棱鏡或互成 90°的平面鏡而偏轉(zhuǎn)180°出射，圖16 55給出的是其中一組解.例2如圖16 56所示，單色平行光束從方框右惻射人。而變?yōu)楦枭⒌墓馐?從方框上方射出 試選擇適的光學元件，達到圖示效果.在方框內(nèi)畫出所用的光學元 件和光路圖.分析與解 根據(jù)圖16 一 56所示光路的變化情況，首先根據(jù)出射光線偏轉(zhuǎn)90”屬反射型，再由平行光束變寬又屬擴來型擴束型則是共軸同焦