应用光学

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1、8平面镜系统报告人：周远回顾：目视光学系统的作用视放大率对目视光学系统的要求：扩大视角出射光为平行光单位：mm放大镜：物体放在物方焦点附近（靠近透镜一侧）。使物镜像平面与目镜物方焦平面重合。显微镜：望远镜：入射光束和出射光束都是平行光束。将无限远物体成像在无限远。整个系统无焦点。像方焦平面和目镜的物方焦平面重合物镜焦距大于目镜焦距物镜一定是正透镜：要成倒像：Γ负，目镜是正透镜开普勒望远镜要成正像：Γ正，目镜是负透镜伽利略望远镜1.平面镜棱镜系统的优点共轴系统器件排在同一直线过光轴的各个截面成像性质都相同。系统的体积增大。平面镜棱镜系统

2、共轴系统与平面镜棱镜系统结合具有一个或多个反射面的一定形状的玻璃块。使系统轻便改变像的倒正方向形成潜望高度扩大观察范围2.平面镜的成像性质能使整个空间所有物点成理想像。实物成虚像，虚物成实像；物和像关于平面镜对称。3.像物大小相同，形状不同，互为镜像（左手系←→右手系；顺时钟←→逆时钟）。4.当保持入射线方向不变，镜转α角时，反射线转2α角αα02α3.双平面镜（角镜）的成像性质奇数个平面镜所成的像是镜像像。偶数个平面镜所成的像是相似像。双平面镜（角镜）：将两个半平面镜组合在一起，使得两个反射面构成一个二面角，称为双平面镜a双平面镜（

3、角镜）的棱：构成双平面镜的两个半平面镜的公共边双平面镜（角镜）的主截面：垂直于双平面镜棱的任一平面3.1双平面镜（角镜）对光线的反射若两镜夹角为α,则不管入射光线如何，光经两个反射镜各一次反射后,出射光相对于入射光夹角为2α.只要入射线不变，两面镜子一起转动时，出射线方向也不变。光线偏转方向与镜1到镜2的旋转方向相同。a21-a12-2a光线在主截面内入射面：光线进入棱镜的平面。反射面：棱镜中反射光线的平面。出射面：光线离开棱镜的平面。工作面：棱镜的入射面、出射面和反射面的统称。反射棱镜：将一个或多个反射平面磨制在同一玻璃上的光学元

4、件。4.反射棱镜的基本概念棱线：棱镜的工作面的交线。主截面：垂直于棱镜棱线的平面。反射面多数是利用全反射的原理，如果反射面上的入射角小于临界角，则反射面上必须渡反射膜。4.1棱镜的展开分析棱镜的成像，必分析入射面折射、反射面反射、出射面折射，简单思路：将棱镜依次沿反射面展开。则只要分析入射面和反射面的折射。若展开后入射面和出射面平行。则棱镜成像相当于平行介质板成像。对棱镜的要求：棱镜展开后应是一块平行介质板如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须与入射面和出射面垂直。平行光经透镜成像于焦点F’上F′F平行光经透镜成像时加一平面镜把平面镜换

5、成直角棱镜A′对于这种光路的等效光路A′A4.2.平行平板成像出射线与入射线平行；入射线和出射线的投射高相同；平行平板不影响成像性质；只是使像移动σ分析第1面：分析第2面：4.2.平行平板成像平行平板与厚度为e的空气层“相当”。两者入射线和出射线的投射高相同。像面到出射面距离相等。像大小相等4.3几种典型的棱镜——直角棱镜平行玻璃板厚度相当空气厚度为：作用：使光线偏转90度。D4.3几种典型的棱镜——直角棱镜平行玻璃板厚度相当空气厚度为：作用：使光线偏转180度（反向）。LD4.3几种典型的棱镜——等腰棱镜等腰→展开图的出射面和入射

6、面平行。平行玻璃板厚度相当空气厚度为：等腰棱镜使光线偏转的角度为：若要利用等腰棱镜使光线偏转1200，必须选多少度底角的等腰棱镜？若要利用等腰棱镜使光线偏转900，必须选多少度底角的等腰棱镜？4.3几种典型的棱镜——靴型棱镜平行玻璃板厚度相当空气厚度为：作用：使光线偏转90度。4.3几种典型的棱镜——五角棱镜平行玻璃板厚度相当空气厚度为：45°112.5°五角棱镜(a=45°)90°五角棱镜112.5°45°作用：使光线偏转90度。例题1一个薄透镜组，焦距为100，通光口径为20，利用它使无限远物体成像，像的直径为10。在距离透镜组5

7、0处加一个五角棱镜(折射率为1.5163)，是光轴折转90度，求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面位置。平行平板厚度：相当空气层厚度：解：201033.850像平面离五角棱镜出射面距离为：2010棱镜出射面通光口径：棱镜入射面通光口径：屋脊棱镜当系统中有奇数个反射面时，像为镜像像，失真！怎么办？5.屋脊面和屋脊棱镜可用两相互垂直的反射面代替其中某一反射面。奇数变偶数。两个互相垂直的反射面称为屋脊面直角棱镜增加一次反射，使系统总的反射次数由奇数变成偶数，从而达到物像相似的要求。直角棱镜反射屋脊棱镜反射右手系→左手系右手系→右手系xyzx′y′

8、z′xyzx′y′z′右手系→左手系右手系→右手系屋脊棱镜的平面表示方法作业题题1如图，一个由焦距为100mm的薄透镜和一个一次等腰直角棱镜(介质折射率为1.5)构成的光学系统，在透镜前150mm处有一个1mm高的物体，