工程光學(xué)講稿平面ppt課件

1、教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容平面光學(xué)元件的種類(lèi)和作用。平面光學(xué)元件的種類(lèi)和作用。平面鏡的成像特點(diǎn)和性質(zhì)，平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性，光學(xué)杠桿原平面鏡的成像特點(diǎn)和性質(zhì)，平面鏡的旋轉(zhuǎn)特性，光學(xué)杠桿原理和運(yùn)用。理和運(yùn)用。平行平板的成像特性，近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移公式。平行平板的成像特性，近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移公式。反射棱鏡的種類(lèi)、根本用途、成像方向判別、等效作用與展反射棱鏡的種類(lèi)、根本用途、成像方向判別、等效作用與展開(kāi)。開(kāi)。折射棱鏡的作用，其最小偏向角公式及運(yùn)用，光楔的偏向角折射棱鏡的作用，其最小偏向角公式及運(yùn)用，光楔的偏向角公式及其運(yùn)用。公式及其運(yùn)用。棱鏡色散、色散曲線、白光光譜的概念。棱鏡色散、色散曲線、白光光譜的概念。重點(diǎn)

2、內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容平面鏡成像、平行平板的成像性質(zhì)；平面鏡成像、平行平板的成像性質(zhì)；反射棱鏡成像方向判別；反射棱鏡成像方向判別；反射棱鏡在光路中的運(yùn)用。反射棱鏡在光路中的運(yùn)用。第三章第三章 平面與平面系統(tǒng)平面與平面系統(tǒng)教學(xué)要求教學(xué)要求掌握平面成像的原理、平行平板成像的特性；掌握平面成像的原理、平行平板成像的特性；掌握反射棱鏡成像原理及在光路中的作用；掌握反射棱鏡成像原理及在光路中的作用；了解折射棱鏡及光楔在光路中的運(yùn)用。了解折射棱鏡及光楔在光路中的運(yùn)用。 利用透鏡可以組成各種共軸球面系統(tǒng)，以滿足不同的成像要求，例如利用透鏡可以組成各種共軸球面系統(tǒng)，以滿足不同的成像要求，例如望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等，但是，共軸

3、球面系統(tǒng)的特點(diǎn)是一切透鏡外表的球心必望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡等，但是，共軸球面系統(tǒng)的特點(diǎn)是一切透鏡外表的球心必需陳列在同一條直線上，這往往不能滿足很多實(shí)踐的需求。例如用正光焦需陳列在同一條直線上，這往往不能滿足很多實(shí)踐的需求。例如用正光焦度的物鏡和目鏡組成的簡(jiǎn)單望遠(yuǎn)鏡所成的像是倒的，察看起來(lái)就很不方便，度的物鏡和目鏡組成的簡(jiǎn)單望遠(yuǎn)鏡所成的像是倒的，察看起來(lái)就很不方便，為了獲得正像，必需參與一個(gè)倒像透鏡組，這種系統(tǒng)如下圖。為了獲得正像，必需參與一個(gè)倒像透鏡組，這種系統(tǒng)如下圖。概述概述目前運(yùn)用的軍用察看望遠(yuǎn)鏡，由于在系統(tǒng)中運(yùn)用了棱鏡，所以它不需求參目前運(yùn)用的軍用察看望遠(yuǎn)鏡，由于在系統(tǒng)中運(yùn)用了棱鏡，所以它不需

4、求參與倒像透鏡組即可獲得正像，同時(shí)又可大大地減少儀器的體積和分量。與倒像透鏡組即可獲得正像，同時(shí)又可大大地減少儀器的體積和分量。 此外，在很多儀器中，根此外，在很多儀器中，根據(jù)實(shí)踐運(yùn)用的要求，往往需求據(jù)實(shí)踐運(yùn)用的要求，往往需求改動(dòng)共軸系統(tǒng)光軸的位置和方改動(dòng)共軸系統(tǒng)光軸的位置和方向。例如在迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡中，向。例如在迫擊炮瞄準(zhǔn)鏡中，為了察看方便，需求使光軸傾為了察看方便，需求使光軸傾斜一定的角度，如下圖。斜一定的角度，如下圖。 利用棱鏡或平面鏡的旋轉(zhuǎn)，就可以利用棱鏡或平面鏡的旋轉(zhuǎn)，就可以察看到周?chē)那闆r，如圖中的周視瞄準(zhǔn)察看到周?chē)那闆r，如圖中的周視瞄準(zhǔn)鏡。鏡。平面鏡、棱鏡系統(tǒng)主要作用有：平面鏡、

5、棱鏡系統(tǒng)主要作用有： 將共軸系統(tǒng)折疊以減少儀器的體積和將共軸系統(tǒng)折疊以減少儀器的體積和減輕儀器的分量；減輕儀器的分量； 改動(dòng)像的方向改動(dòng)像的方向起倒像運(yùn)用；起倒像運(yùn)用； 改動(dòng)共軸系統(tǒng)中光軸的位置和方向；改動(dòng)共軸系統(tǒng)中光軸的位置和方向； 利用平面鏡或棱鏡的旋轉(zhuǎn)，可延續(xù)改利用平面鏡或棱鏡的旋轉(zhuǎn)，可延續(xù)改動(dòng)系統(tǒng)光軸的方向，以擴(kuò)展察看范圍。動(dòng)系統(tǒng)光軸的方向，以擴(kuò)展察看范圍。3.13.1 平面鏡成像平面鏡成像一、平面鏡成像一、平面鏡成像1 1、平面鏡的成像特性、平面鏡的成像特性 平面鏡是最常用的光學(xué)元件之一，也是最簡(jiǎn)單并能平面鏡是最常用的光學(xué)元件之一，也是最簡(jiǎn)單并能成完善像的獨(dú)一一個(gè)光學(xué)元件。成完善像的

6、獨(dú)一一個(gè)光學(xué)元件。2 2、物像位置關(guān)系及放大率公式、物像位置關(guān)系及放大率公式 物像位置關(guān)系式：物像位置關(guān)系式： 即像與物相對(duì)于平面鏡來(lái)講即像與物相對(duì)于平面鏡來(lái)講是對(duì)稱的。是對(duì)稱的。 放大率公式：放大率公式： -llr=ll , rnnrnnlnln 3、鏡像與一致像、鏡像與一致像所謂鏡像是指假設(shè)物為右手坐標(biāo)，像為左手坐標(biāo)，這種像叫為鏡像。所謂鏡像是指假設(shè)物為右手坐標(biāo)，像為左手坐標(biāo)，這種像叫為鏡像。 nnlllnnl 1 這闡明正立的像與物等間隔的分布在鏡面的二邊，大小相等，真假相反。這闡明正立的像與物等間隔的分布在鏡面的二邊，大小相等，真假相反。因此，像與物完全對(duì)稱于平面鏡。因此，像與物完全對(duì)

7、稱于平面鏡。特點(diǎn)：像與物上、下同向，但左右卻顛倒，它可經(jīng)過(guò)奇次反射得到。特點(diǎn)：像與物上、下同向，但左右卻顛倒，它可經(jīng)過(guò)奇次反射得到。 一致像：物為右手坐標(biāo)，像也為右手坐標(biāo)，即物與像是完全一致的，它可一致像：物為右手坐標(biāo)，像也為右手坐標(biāo)，即物與像是完全一致的，它可經(jīng)過(guò)偶次反射來(lái)得到。經(jīng)過(guò)偶次反射來(lái)得到?？偨Y(jié)：總結(jié)：1奇數(shù)次反射成鏡像，偶數(shù)次反射成與物一致的像。奇數(shù)次反射成鏡像，偶數(shù)次反射成與物一致的像。 2當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，其像反方向旋轉(zhuǎn)一樣的度數(shù)。當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，其像反方向旋轉(zhuǎn)一樣的度數(shù)。二、平面鏡旋轉(zhuǎn)二、平面鏡旋轉(zhuǎn)y重要特性：當(dāng)入射光方向不變，而平面鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射光線的方向?qū)?huì)改動(dòng)。重要特性：當(dāng)入

8、射光方向不變，而平面鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射光線的方向?qū)?huì)改動(dòng)。假設(shè)平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)角假設(shè)平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)角，反射光線將轉(zhuǎn)過(guò)，反射光線將轉(zhuǎn)過(guò)2=角。角。 AOA AOA 2AON AON1 AON AON1 2運(yùn)用：丈量微小角度或位移。運(yùn)用：丈量微小角度或位移。 y f tg2 2f 假設(shè)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)是由測(cè)微桿引起得，設(shè)測(cè)桿到支點(diǎn)的間隔微假設(shè)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)是由測(cè)微桿引起得，設(shè)測(cè)桿到支點(diǎn)的間隔微a，測(cè)桿的挪動(dòng)量，測(cè)桿的挪動(dòng)量為為 x, 那么那么tgx/a, 代入上式，得：代入上式，得：y =(2f /a)x =Kx三、雙平面鏡成像三、雙平面鏡成像性質(zhì)：在雙平面鏡系統(tǒng)中，出射光線和入射光線的夾角與入射角無(wú)關(guān)，只取性質(zhì)：在雙平

9、面鏡系統(tǒng)中，出射光線和入射光線的夾角與入射角無(wú)關(guān)，只取決于雙面鏡的夾角決于雙面鏡的夾角。A-I1 I1I2 -I2QO1RO2MNPO1O2M，有，有 (- I1 + I1) = ( I2 - I2 )+ ,根據(jù)反射定律：根據(jù)反射定律： I1 = I1 ; I2 = I2 2 ( I1 - I2 )在在O1O2N中，有中，有 I1=I2 ， I1 - I2所以有所以有 =2 3.2 平行平板平行平板一、平行平板的成像特性一、平行平板的成像特性1、平行平板的定義：由二個(gè)相互平行的折射平面構(gòu)成的光學(xué)元件。、平行平板的定義：由二個(gè)相互平行的折射平面構(gòu)成的光學(xué)元件。21rr12II sinsinsin

10、sin2211IInInI21II 21UU 透鏡透鏡 平行平板平行平板 ，或，或 即：出射線與入射線一直平行。即：出射線與入射線一直平行。A-I1 I1I2 QO1RO2MNP -I2n1=1n2=n1=nn2=1L，112tgUtgU1112這闡明，平行平板是個(gè)無(wú)光焦度元件，不會(huì)使物體放大或減少，在系統(tǒng)中這闡明，平行平板是個(gè)無(wú)光焦度元件，不會(huì)使物體放大或減少，在系統(tǒng)中對(duì)光焦度無(wú)奉獻(xiàn)。對(duì)光焦度無(wú)奉獻(xiàn)。 由于出射光線與人射光線不重合，產(chǎn)生側(cè)向位移由于出射光線與人射光線不重合，產(chǎn)生側(cè)向位移TTDGDG和軸向位移和軸向位移LLAA2AA2，在，在DEGDEG和和DEFDEF中，中，DEDE為公共邊

11、，所以為公共邊，所以 1 sin 11111111111111111111111)sincoscos(sincos)sin(cossinsinsinsinsincoscossin)()sin(cos)sin(IIIIIdIIIdTInIInIIIIIIIIIIdIIDEDGT)(sinsin)coscos(sin)coscos(sin11111111111 11tgItgIdL)II (nInIdITLInIIdT由折射定律：由折射定律：軸向位移由圖可知：軸向位移由圖可知： 該式闡明，軸向位移該式闡明，軸向位移L隨入射角隨入射角I1(即孔徑角即孔徑角U1)的不同的不同而不同，即軸上點(diǎn)發(fā)出不同孔

12、徑的光線經(jīng)平板后與光軸的交而不同，即軸上點(diǎn)發(fā)出不同孔徑的光線經(jīng)平板后與光軸的交點(diǎn)不同，亦即同心光束變成了非同心光束，因此，平行平板點(diǎn)不同，亦即同心光束變成了非同心光束，因此，平行平板不能成完善像。不能成完善像。2、成象特性：、成象特性：1光線經(jīng)平行平板折射后光線方向不變；光線經(jīng)平行平板折射后光線方向不變；2平行平板不使物體放大或減少平行平板不使物體放大或減少, 其放大率其放大率1, 且象與物一直在同一側(cè)；且象與物一直在同一側(cè)；3光線經(jīng)平行平板后雖方向不變，但卻要產(chǎn)生一定位移；光線經(jīng)平行平板后雖方向不變，但卻要產(chǎn)生一定位移；4同心光束經(jīng)平板后變?yōu)榉峭墓馐叫衅桨宄上袷遣煌晟频?，同心光束?jīng)平板后

13、變?yōu)榉峭墓馐叫衅桨宄上袷遣煌晟频模?越大，越大，不完善程度也越大；不完善程度也越大；5軸上點(diǎn)近軸光經(jīng)平板成象是完善的。軸上點(diǎn)近軸光經(jīng)平板成象是完善的。二、平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)二、平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)1、平行平板在近軸區(qū)內(nèi)以細(xì)光束成像時(shí)，近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移為：、平行平板在近軸區(qū)內(nèi)以細(xì)光束成像時(shí)，近軸區(qū)內(nèi)的軸向位移為：2、在近軸區(qū)，平行平板的軸向位移只與其厚度、在近軸區(qū)，平行平板的軸向位移只與其厚度d和折射率和折射率n有關(guān)，與入射角有關(guān)，與入射角無(wú)關(guān)。因此，平行平板在近軸區(qū)以細(xì)光束成像是完善的。無(wú)關(guān)。因此，平行平板在近軸區(qū)以細(xì)光束成像是完善的。)n1sin( 1 1 1111111IItg

14、ItgIndltgItgIdLsin)()(例題：一架顯微鏡已對(duì)一個(gè)目的調(diào)整好物距進(jìn)展察看，現(xiàn)將一塊厚例題：一架顯微鏡已對(duì)一個(gè)目的調(diào)整好物距進(jìn)展察看，現(xiàn)將一塊厚7.5mm，折射率折射率1.5的平板玻璃壓在目的上，問(wèn)此時(shí)經(jīng)過(guò)顯微鏡還能看清楚目的，如何的平板玻璃壓在目的上，問(wèn)此時(shí)經(jīng)過(guò)顯微鏡還能看清楚目的，如何調(diào)整？調(diào)整？解：由于在顯微鏡下放入玻璃板厚，必然使原來(lái)調(diào)好的焦距發(fā)生變化，由于解：由于在顯微鏡下放入玻璃板厚，必然使原來(lái)調(diào)好的焦距發(fā)生變化，由于玻璃板的參與，會(huì)產(chǎn)生軸向位移使原來(lái)明晰的像便的模糊。玻璃板的參與，會(huì)產(chǎn)生軸向位移使原來(lái)明晰的像便的模糊。mmndl5251115711.).(.)(顯

15、微鏡應(yīng)向上抬起顯微鏡應(yīng)向上抬起2.5mm，才可使像明晰。，才可使像明晰。lll 例體：如下圖是平板測(cè)微器的光路構(gòu)造，知平板厚度例體：如下圖是平板測(cè)微器的光路構(gòu)造，知平板厚度d10.4mm，平板，平板資料為資料為K9玻璃玻璃n1.5163，分劃板分度值為，分劃板分度值為0.1mm(共共10格格)，物鏡放，物鏡放大率是大率是8倍。試計(jì)算：假設(shè)要使像點(diǎn)在分劃板上挪動(dòng)倍。試計(jì)算：假設(shè)要使像點(diǎn)在分劃板上挪動(dòng)1格，平板應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)多大格，平板應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)多大角度角度?分析：分析： 平板測(cè)微器是根據(jù)平行平板使光線產(chǎn)生側(cè)向位移這一特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。平板測(cè)微器是根據(jù)平行平板使光線產(chǎn)生側(cè)向位移這一特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。在讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡物鏡后

16、而設(shè)置一塊平行平板。在讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡物鏡后而設(shè)置一塊平行平板。OAOA為系統(tǒng)的光軸，當(dāng)平行平為系統(tǒng)的光軸，當(dāng)平行平板垂直于光軸時(shí)，軸上物點(diǎn)經(jīng)物鏡所成的像落在板垂直于光軸時(shí)，軸上物點(diǎn)經(jīng)物鏡所成的像落在AA點(diǎn)。在分劃板上通常點(diǎn)。在分劃板上通常它位于刻尺的兩條刻線之間，假設(shè)要確定它位于一格的百分之幾位置，那它位于刻尺的兩條刻線之間，假設(shè)要確定它位于一格的百分之幾位置，那么么可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微平板，使像點(diǎn)從可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微平板，使像點(diǎn)從A移到某一點(diǎn)移到某一點(diǎn)A而與一條刻線重合由圖可見(jiàn)，而與一條刻線重合由圖可見(jiàn)，平板轉(zhuǎn)過(guò)的角度平板轉(zhuǎn)過(guò)的角度就是光線在平板第一面的入射角就是光線在平板第一面的入射角i1。而。而AA就是平板因

17、就是平板因傾斜而產(chǎn)生的側(cè)向位移。當(dāng)傾斜而產(chǎn)生的側(cè)向位移。當(dāng)很小時(shí)，根據(jù)公式很小時(shí)，根據(jù)公式因此，當(dāng)因此，當(dāng)n n和和d d知時(shí)，就可根據(jù)平板的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確地讀取相當(dāng)于分劃板上一知時(shí)，就可根據(jù)平板的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確地讀取相當(dāng)于分劃板上一格的小數(shù)值。格的小數(shù)值。計(jì)算計(jì)算: : 因分劃板刻線分度值為因分劃板刻線分度值為0.1mm0.1mm，物鏡放大，物鏡放大8 8倍，那么倍，那么0.1mm0.1mm經(jīng)物鏡成像經(jīng)物鏡成像為為0.8mm0.8mm，分劃板上，分劃板上8mm8mm內(nèi)刻分成內(nèi)刻分成l0l0格今按題意格今按題意z z0.8mm0.8mm 經(jīng)計(jì)算，得經(jīng)計(jì)算，得)(ndZ1101423601516315163

18、1410801)(.(.)(nndZ)coscos(sin1111InIIdTndldd/3、運(yùn)用：將平行玻璃平板簡(jiǎn)化為一個(gè)等效空氣平板。、運(yùn)用：將平行玻璃平板簡(jiǎn)化為一個(gè)等效空氣平板。舉例：舉例：1. 一人站在游泳池旁，垂直凝視池底物體，試問(wèn)物體的視見(jiàn)位置要一人站在游泳池旁，垂直凝視池底物體，試問(wèn)物體的視見(jiàn)位置要比實(shí)踐位置高多少？水的折射率為比實(shí)踐位置高多少？水的折射率為4/3解：設(shè)游泳池水的實(shí)踐深度為解：設(shè)游泳池水的實(shí)踐深度為d，有池底物點(diǎn)，有池底物點(diǎn)A發(fā)出的光線，經(jīng)過(guò)程度面折發(fā)出的光線，經(jīng)過(guò)程度面折射后，像點(diǎn)射后，像點(diǎn)A相對(duì)物點(diǎn)相對(duì)物點(diǎn)A產(chǎn)生了軸向位移。產(chǎn)生了軸向位移。4341111AAd

19、dndl)()(人垂直凝視水面，看到水底的物體到水面的人垂直凝視水面，看到水底的物體到水面的間隔為間隔為3/4dAAoBd2. 一層一層2cm厚的乙醇厚的乙醇n=1.36)浮在浮在4cm的水的水n=1.33面上，假設(shè)沿著正入射方向往下面上，假設(shè)沿著正入射方向往下看，水底乙醇上外表的視見(jiàn)深度為多少？看，水底乙醇上外表的視見(jiàn)深度為多少？解：假設(shè)把折射平面看成是曲率半徑為解：假設(shè)把折射平面看成是曲率半徑為r=的折射面，那么，近軸區(qū)平的折射面，那么，近軸區(qū)平面折射的物象公式可寫(xiě)成面折射的物象公式可寫(xiě)成lnlnrnnlnln0設(shè)水底有物點(diǎn)設(shè)水底有物點(diǎn)A，經(jīng)水、乙醇交界面平面，經(jīng)水、乙醇交界面平面折射后成

20、像為折射后成像為A，cmlnnl1.4)4(33.136.1111光線在乙醇與空氣界面平面光線在乙醇與空氣界面平面的折射，對(duì)平面的折射，對(duì)平面來(lái)說(shuō)，來(lái)說(shuō)，A1為虛物為虛物點(diǎn)，折射后將成像為點(diǎn)，折射后將成像為A2cmlnnlcmdll48. 4)1 . 6(36. 111 . 621 . 4222212 -l2面面d-l1-l1-l2n2n2=n1AA1A2n1乙醇水空氣3.33.3 反射棱鏡反射棱鏡 一、反射棱鏡的類(lèi)型一、反射棱鏡的類(lèi)型棱鏡：在一塊玻璃體上磨制出多個(gè)折反面的棱鏡：在一塊玻璃體上磨制出多個(gè)折反面的光學(xué)元件。光學(xué)元件。棱鏡作用：折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像、倒像和掃描等。棱鏡作用：折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像

21、、倒像和掃描等。光軸：棱鏡光軸為折線。光軸：棱鏡光軸為折線。光軸的折射次數(shù)光軸的折射次數(shù) = = 棱鏡反射面數(shù)棱鏡反射面數(shù)棱：任務(wù)面間的交線。棱：任務(wù)面間的交線。主截面：垂直于棱線的平面。主截面：垂直于棱線的平面。光軸位于主截面內(nèi)光軸位于主截面內(nèi)光軸截面光軸截面種類(lèi)：簡(jiǎn)單棱鏡、屋脊棱鏡、立方角錐種類(lèi)：簡(jiǎn)單棱鏡、屋脊棱鏡、立方角錐棱鏡和復(fù)合棱鏡。棱鏡和復(fù)合棱鏡。1.1.簡(jiǎn)單棱鏡簡(jiǎn)單棱鏡1 1一次反射棱鏡一次反射棱鏡簡(jiǎn)單棱鏡，在主截面內(nèi)的坐標(biāo)改動(dòng)簡(jiǎn)單棱鏡，在主截面內(nèi)的坐標(biāo)改動(dòng)方向，垂直于主截面的坐標(biāo)不改動(dòng)方向，垂直于主截面的坐標(biāo)不改動(dòng)方向，而方向，而OZOZ一直沿出射光軸方向。一直沿出射光軸方向。

22、2).2).二次反射棱鏡相當(dāng)于一個(gè)雙面鏡二次反射棱鏡相當(dāng)于一個(gè)雙面鏡其出射光線與入射光線的夾角取決于兩反射面的夾角，像與物一致，不存在鏡其出射光線與入射光線的夾角取決于兩反射面的夾角，像與物一致，不存在鏡像。像。3 3三次反射棱鏡三次反射棱鏡二屋脊棱鏡二屋脊棱鏡 在一塊直角棱鏡的一次反射面上，將反射在一塊直角棱鏡的一次反射面上，將反射面做改造，原來(lái)的平面反射面被兩個(gè)相互垂直面做改造，原來(lái)的平面反射面被兩個(gè)相互垂直反射面取代，兩反射面的交線仍位于原反射面反射面取代，兩反射面的交線仍位于原反射面內(nèi)。這樣就可使平行于原反射面的坐標(biāo)同時(shí)改內(nèi)。這樣就可使平行于原反射面的坐標(biāo)同時(shí)改變方向，從而保證成原物一

23、致像。變方向，從而保證成原物一致像。3 3立方角錐棱鏡立方角錐棱鏡重要特性：光線以恣意方向從底面入射，出射光線一直平行于入射光線。當(dāng)重要特性：光線以恣意方向從底面入射，出射光線一直平行于入射光線。當(dāng)棱鏡繞其頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，出射光線方向不變，僅產(chǎn)生一個(gè)位移。棱鏡繞其頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，出射光線方向不變，僅產(chǎn)生一個(gè)位移。4 4棱鏡的組合一復(fù)合棱鏡棱鏡的組合一復(fù)合棱鏡1 1分光棱鏡分光棱鏡2) 2) 分色棱鏡：主要用于彩色電視攝影機(jī)中。分色棱鏡：主要用于彩色電視攝影機(jī)中。 3轉(zhuǎn)像棱鏡轉(zhuǎn)像棱鏡主要特點(diǎn)：出射光軸與入射光軸平行，實(shí)現(xiàn)完全倒像，并能折疊很長(zhǎng)的光主要特點(diǎn)：出射光軸與入射光軸平行，實(shí)現(xiàn)完全倒像，并能折疊很

24、長(zhǎng)的光路在棱鏡中，可用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)倒像。路在棱鏡中，可用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)倒像。zyxzyx4雙像棱鏡雙像棱鏡AAOAOBCDEFGHK二、棱鏡系統(tǒng)的成像方向判別二、棱鏡系統(tǒng)的成像方向判別判別原那么：判別原那么：1 1OZOZ坐標(biāo)軸和光軸的出射方向一致。坐標(biāo)軸和光軸的出射方向一致。2 2垂直于主截面的坐標(biāo)軸垂直于主截面的坐標(biāo)軸OZOZ視屋脊面的個(gè)數(shù)而定，假設(shè)有奇數(shù)視屋脊面的個(gè)數(shù)而定，假設(shè)有奇數(shù)個(gè)屋脊面，個(gè)屋脊面，那么其像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸那么其像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸OYOY方向相反方向相反; ;沒(méi)有屋脊面或屋脊面沒(méi)有屋脊面或屋脊面?zhèn)€數(shù)為偶數(shù)個(gè)數(shù)為偶數(shù)，那么像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸方向一致

25、。，那么像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸方向一致。3 3平行于主截面的坐標(biāo)軸平行于主截面的坐標(biāo)軸OZOZ的方向視反的方向視反射面?zhèn)€數(shù)屋脊面算二個(gè)反射面而定。射面?zhèn)€數(shù)屋脊面算二個(gè)反射面而定。假設(shè)物坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系假設(shè)物坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系, ,當(dāng)反射面?zhèn)€當(dāng)反射面?zhèn)€數(shù)為偶數(shù)時(shí)數(shù)為偶數(shù)時(shí), OZ, OZ坐標(biāo)軸按右手坐標(biāo)系確坐標(biāo)軸按右手坐標(biāo)系確定；而當(dāng)反射面?zhèn)€數(shù)為奇數(shù)時(shí)，定；而當(dāng)反射面?zhèn)€數(shù)為奇數(shù)時(shí)，OZOZ坐標(biāo)坐標(biāo)軸依左手坐標(biāo)系確定。軸依左手坐標(biāo)系確定。舉例舉例1 1：試討論由五角棱鏡和直角棱鏡組：試討論由五角棱鏡和直角棱鏡組合的棱鏡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)像情況。合的棱鏡系統(tǒng)的轉(zhuǎn)像情況。yoxzyozx例例2 2：假設(shè)將直角

26、棱鏡換成屋脊棱鏡，那么情況由是如何？：假設(shè)將直角棱鏡換成屋脊棱鏡，那么情況由是如何？yoxzyozx例例3：假設(shè)在系統(tǒng)加上一組透鏡系統(tǒng)情況由將如何？：假設(shè)在系統(tǒng)加上一組透鏡系統(tǒng)情況由將如何？yoxzyozxyoxzyoxz三、反射棱鏡的等效作用與展開(kāi)三、反射棱鏡的等效作用與展開(kāi)1、等效作用與展開(kāi)方法：、等效作用與展開(kāi)方法： 反射棱鏡有兩個(gè)折射面和假設(shè)干個(gè)反射面組成。而它所反射棱鏡有兩個(gè)折射面和假設(shè)干個(gè)反射面組成。而它所起的作用相當(dāng)于平面鏡，主要是折光和轉(zhuǎn)向的作用。假設(shè)不起的作用相當(dāng)于平面鏡，主要是折光和轉(zhuǎn)向的作用。假設(shè)不思索反射面的作用，光線在兩個(gè)折射面間的行為可等效于一思索反射面的作用，光線

27、在兩個(gè)折射面間的行為可等效于一個(gè)平行平板。個(gè)平行平板。棱鏡的等效作用：棱鏡的等效作用： 平面鏡平面鏡+平行平板平行平板棱鏡展開(kāi)方法：棱鏡展開(kāi)方法： 在棱鏡上截面內(nèi)，按在棱鏡上截面內(nèi)，按反射面的順序，以反射面反射面的順序，以反射面與主截面的交線為軸，依與主截面的交線為軸，依次使上截面翻轉(zhuǎn)次使上截面翻轉(zhuǎn)180，便可得到棱鏡的等效平行便可得到棱鏡的等效平行平板。平板。PRQRAFAFDdL由五角棱鏡為列，求它的展開(kāi)長(zhǎng)度為：由五角棱鏡為列，求它的展開(kāi)長(zhǎng)度為： L = AE + EB + BA = D + 2 D+ D = 3.414D DLABCDEABAECD3.4 折射棱鏡與光楔折射棱鏡與光楔折射

28、棱鏡：是經(jīng)過(guò)兩個(gè)折射外表對(duì)光線的折射進(jìn)展任折射棱鏡：是經(jīng)過(guò)兩個(gè)折射外表對(duì)光線的折射進(jìn)展任務(wù)的，兩折射面的交線稱折射棱，兩折射面間的二面務(wù)的，兩折射面的交線稱折射棱，兩折射面間的二面角角稱為折射棱鏡的折射角。同樣，垂直于折射棱的平稱為折射棱鏡的折射角。同樣，垂直于折射棱的平面稱為折射棱鏡的主截面。面稱為折射棱鏡的主截面。一、折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)一、折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)稱為偏向角，其符號(hào)規(guī)定為：由入射光線以稱為偏向角，其符號(hào)規(guī)定為：由入射光線以銳角轉(zhuǎn)向出射光線，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。銳角轉(zhuǎn)向出射光線，順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。 在兩折射面上分別用折射定律：在兩折射面上分別用折射定律： sin I1= nsinI1 (1) sinI2=nsinI2 (2)(1)-(2)得：得： sin I1 sinI2 = n(sinI1sinI2)由由(3) 2 in 2 cos 2 sin 2I cos 2 in 2 cos 2 sin sin 21212121IIsIInIIIs 由此可見(jiàn)，光線經(jīng)過(guò)折射棱鏡折射后，產(chǎn)生的偏向角由此可見(jiàn)，光線經(jīng)過(guò)折射棱鏡折射后，產(chǎn)生的偏向角與與、n和和I1有關(guān)。對(duì)于給定棱鏡有關(guān)。對(duì)于給定棱鏡和和n是一定的，所以，是一定的，