ch3 平面與平面系統(tǒng)課件

第三章平面與平面系統(tǒng)1主要內(nèi)容平面系統(tǒng)主要應(yīng)用：改變光路方向；轉(zhuǎn)像、倒像、分光；產(chǎn)生色散用于光譜分析。一、平面鏡成像二、平行平板三、反射棱鏡四、折射棱鏡與光楔五、光學(xué)材料2§3.1平面鏡成像一、平面鏡成像1.平面鏡的成像性質(zhì)：l'=－l，β=1平面鏡是唯一能成完善像的光學(xué)零件。對(duì)稱性：使物像不一致，使原來(lái)的右手坐標(biāo)系變?yōu)樽笫肿鴺?biāo)系，形成鏡像。結(jié)論：1）奇數(shù)次反射，成鏡像；偶數(shù)次反射，物像一致。2）當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，像沿相反的方向旋轉(zhuǎn)相同的角度。平面成像平面的鏡像3光學(xué)杠桿原理：由上式可知，這種基于光學(xué)杠桿原理的裝置可以測(cè)量微小的位移。5二、雙面鏡成像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α角。作用：折轉(zhuǎn)光路，只需調(diào)整好雙面鏡的夾角，對(duì)雙面鏡的安裝精度要求不高。6§3.2平行平板成像一、平行平板的成像特性

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二、平行平板的等效光學(xué)系統(tǒng)1.近軸細(xì)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(wú)關(guān)，成完善像。

2.應(yīng)用：

在光學(xué)系統(tǒng)中，常把平行平板等效為空氣平板。9§3.3反射棱鏡一、概述1.反射棱鏡：

將一個(gè)或多個(gè)反射面磨制在同一塊玻璃上的光學(xué)元件。2.作用：

折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像、倒像、掃描等

3.術(shù)語(yǔ)：主截面、工作面、棱、光軸、入射面和出射面

4.特點(diǎn)：反射裝配困難、反射面易腐蝕、反射鏡組合困難。

反射棱鏡無(wú)上述缺點(diǎn)。

10二、反射棱鏡的類型反射棱鏡種類繁多，大體上可分為：簡(jiǎn)單棱鏡、屋脊棱鏡、立方角錐棱鏡和復(fù)合棱鏡。1.簡(jiǎn)單棱鏡

簡(jiǎn)單棱鏡只有一個(gè)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113.立方角錐棱鏡立方體切下一個(gè)角形成。光線以任意方向入射，經(jīng)三個(gè)直角面反射后，出射光線始終與入射光線平行；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。主要用于激光測(cè)距。立方角錐棱鏡134.復(fù)合棱鏡由兩個(gè)以上的棱鏡組合形成復(fù)合棱鏡。它可以實(shí)現(xiàn)特殊的功能。常見(jiàn)的有：分光棱鏡、分色棱鏡、轉(zhuǎn)像棱鏡和雙像棱鏡（用于目鏡）。分光棱鏡分色棱鏡14轉(zhuǎn)像棱鏡的成像雙像棱鏡的成像15三、反射棱鏡的等效作用與展開反射棱鏡是由兩個(gè)折射面和若干個(gè)反射面組成。作用：相當(dāng)于平面鏡＋平行平板用途：折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像、倒像等例如：反射棱鏡用于成像系統(tǒng)時(shí)的等效光路。反射棱鏡展開的等效光路17§3.4折射棱鏡折射棱鏡由兩個(gè)折射表面對(duì)光線進(jìn)行折射而進(jìn)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18一、折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)折射棱鏡的兩個(gè)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(jì)算公式為：由上式可知：偏向角的大小與I1、α、n有關(guān)。最小偏向角滿足的條件：I1

=－I2'，I1=－I2'

應(yīng)用：常用最小偏向角測(cè)量介質(zhì)折射率。19三、棱鏡的色散色散：白光經(jīng)過(guò)棱鏡后被分解為各種色光的現(xiàn)象。通常，波長(zhǎng)長(zhǎng)的紅光折射率低，波長(zhǎng)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(zhǎng)長(zhǎng)短順序排列的光譜。雙光楔旋轉(zhuǎn)測(cè)微21白光光譜的獲得22§3.5光學(xué)材料一、對(duì)光學(xué)材料的要求：

折射材料對(duì)工作波段有良好的透過(guò)率；反射材料對(duì)工作波段有很高的反射率。二、光學(xué)材料的種類：

主要有三大類：光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體和光學(xué)塑料。1.光學(xué)玻璃：

光學(xué)玻璃是由硅、磷、鉛、鉀、砷、鋁等多種氧化物