應(yīng)用光學(xué)第四章

第四章平面系統(tǒng)4.1平面鏡4.2反射棱鏡4.3平行平面板4.4折射棱鏡和光楔改變共軸系統(tǒng)的光軸方向（減少體積和減輕重量）改變像的方向利用平面鏡轉(zhuǎn)動作用擴(kuò)大儀器的放大率改變觀察方向擴(kuò)大儀器的觀測范圍實現(xiàn)分光、合像和微位移平面鏡棱鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的作用：平面鏡用于轉(zhuǎn)折光路棱鏡用于轉(zhuǎn)像潛望鏡中的反射棱鏡分光和分色棱鏡改變光軸方向,便于觀察和縮小儀器體積分光、分色4.1平面鏡

單平面鏡的成像特性

雙平面鏡的成像特性4.1.1單平面鏡的成像特性可用反射定律說明。也可用球面鏡物象公式計算：平面鏡成鏡像奇次反射：物象方向（坐標(biāo)）不一致，成鏡像偶次反射：物象方向（坐標(biāo)）一致，成相似像雙面鏡成像特性⑴像點的位置反射像均位于以雙面鏡的相交軸線O為圓心、以O(shè)A為半徑的圓周上。兩次成像后的像點位置是以O(shè)A為始邊，按反射順序的方向旋轉(zhuǎn)2α圓周處。⑵出射光線的方向

出射光線相對于入射光線的偏轉(zhuǎn)2α，與入射角無關(guān)，只取決于雙面鏡之間的夾角α。(3)兩次反射成一致像13

五角棱鏡4.2反射棱鏡一、反射棱鏡的構(gòu)成二、反射棱鏡的分類三、反射棱鏡的成像方向（★）四、反射棱鏡的展開4.2.1反射棱鏡的構(gòu)成形狀：將多個反射面做在同一塊玻璃上的光學(xué)元件棱鏡的工作面：指光線與之相交的面,入射面,出射面,反射面；棱鏡的光軸：指光學(xué)系統(tǒng)的光軸在棱鏡內(nèi)部所成的折線；棱：指工作面之間的交線；主截面：指垂直于棱的平面,包含光軸的主截面又稱為光軸截面.16一、基本定義光軸光軸截面工作面棱主截面17一、基本定義光軸光軸截面入射光軸截面出射光軸截面4.2.2反射棱鏡的類型⑴簡單棱鏡⑵屋脊棱鏡⑶復(fù)合棱鏡只含有一個主截面的棱鏡為簡單棱鏡。

反射面被兩個互相垂直的反射面取代的棱鏡稱作屋脊棱鏡復(fù)合棱鏡是將多個簡單棱鏡（或屋脊棱鏡）組合在一起使用的棱鏡組4.2.3棱鏡系統(tǒng)成像的物象坐標(biāo)變化

注意透鏡系統(tǒng)不改變坐標(biāo)系的旋向，無論虛實正倒，坐標(biāo)的手系均不變；任何情況下，維持延光軸的坐標(biāo)軸（Z軸）方向不變，但透鏡對物體成倒像時像面上的兩個垂直于光軸的坐標(biāo)軸（X,Y）軸同時反向?！纠}4-1】oxyzz1x1y1123z2x2y2z3x3y3左左右左單反取景器：作用

“拉直”的光軸相當(dāng)于經(jīng)過一個平行平面板

4.2.4反射棱鏡的等效作用與展開

方法

將棱鏡展開來計算，展開的過程就是光軸經(jīng)反射面逐次成鏡像的過程。結(jié)構(gòu)常數(shù)

K=L/DL：展開后的平板厚度；D：通光口徑不同K值對應(yīng)不同的棱鏡結(jié)構(gòu)形式。

棱鏡的展開長度不僅取決于棱鏡形式，還與棱鏡通光口徑有關(guān)。4.3平行平板一、平行平板的成像特性二、平行平板對光線位移的計算三、平行平板的等效空氣層四、共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合平行平板

光學(xué)儀器中常用“由兩個平行的光學(xué)平面構(gòu)成的”元件，稱為平行平板或者相當(dāng)于平行平板的光學(xué)元件。

如保護(hù)玻璃、分劃板、濾色片、棱鏡等4.3.1平行平板的成像特性平行平板是一個無焦元件，在光學(xué)系統(tǒng)中對光焦度無貢獻(xiàn)。物體經(jīng)平板成等大正立像，物象始終位于平板同側(cè)，虛實相反。4.3.2平行平板對光線位移的計算（1）

平行平板對象點產(chǎn)生的軸向位移

【例題4-2】一架顯微鏡已經(jīng)對目標(biāo)物調(diào)整好物距進(jìn)行觀察?，F(xiàn)將一塊厚為7.5MM，折射率為1.5的平板玻璃壓在物體上，如何調(diào)整顯微鏡？顯微鏡需要往上抬高（圖中向右）2.5mm等效空氣層的概念（H與G點出射等效）

圖4.3.3平行平板的等效空氣層等效空氣層的作用補(bǔ)充例題1為了正像的需要，在物鏡與像面之間加入反射棱鏡，計算時常將反射棱鏡作為平行平板處理。如圖，已知物鏡的像距為，棱鏡出射面到像面的距離，像面直徑，物鏡直徑，反射棱鏡的結(jié)構(gòu)常數(shù)，折射率，試求反射棱鏡入射面的通光口徑及該面到物鏡之間的距離。解題思路：

第一步作光路圖第二步根據(jù)光路建立幾何關(guān)系，由條件，棱鏡的結(jié)構(gòu)常數(shù)為1，表明口徑與厚度相等。確定極值光線的入（出）射方向及高度，從而確定棱鏡的通光口徑。確定平行平板對象點的位移，確定像面的位置變化解：棱鏡常數(shù)K=L/D=1，用等效空氣層代替，有：K空氣=（L/n）/D=1/n，有：1/K空氣=n=1.5

確定幾個點坐標(biāo)：O(0,0),A(0,18),F(240,7),O’(200,0)直線AF的方程：直線O’D的方程：

求兩直線交點：

y=9.42

3624040y=7ODO’AyxF

d空=L/n=12.56p66例【4-3】補(bǔ)充例題2D為20MM物鏡，像距L’＝100MM，像面直徑為10MM，折射率為1.5163五角棱鏡，D2＝14MM，求D1為多少？4040.68例4-3解：棱鏡后表面和前表面的口徑為像點位移為棱鏡距物鏡距離19.32mm

實際筒長121mm4.3.4共軸球面系統(tǒng)和平面棱鏡系統(tǒng)的組合1）共軸球面系統(tǒng)與平面鏡組合：2）共軸球面系統(tǒng)與反射棱鏡組合：4.4折射棱鏡和光楔一、

折射棱鏡

二、光楔

折射棱鏡：光在棱鏡中只有折射沒有反射的棱鏡

稱作折射棱鏡

⑴折射棱鏡的偏轉(zhuǎn)

⑵折射棱鏡的色散

α4.4.1折射棱鏡αδ⑴折射棱鏡的對光的偏折

（2）折射棱鏡的色散

光楔：頂角很小的折射棱鏡稱作光楔

4.4.2光楔入射光線在兩個折射面上近乎垂直的入射和出射，可用角度弧度值代替正弦值，1代替余弦值。光楔偏轉(zhuǎn)角：角度測微的工作原理大的旋轉(zhuǎn)角度獲得微小偏向角度變化的移動測微的工作原理大的移動量獲得微小移動量