《平面与平面系统》PPT课件.ppt

共轴球面和平面光学系统o共轴球面系统的缺点n所有光学元件都在一条直线上n体积大，应用不便o加入平面系统减小体积3 平面与平面系统o平面反射镜o平行平板o反射棱镜o折射棱镜o光楔o功能n光路转折n像高度量n翻转成像n光谱分析平面镜成像o从O点发出的同心光束，经反射镜M反射后，形成从O点发出的同心光束o完善成像o实物成虚像，虚物成实像or,l=-l，=1OOM反射引起的手系变化o偶数次反射，手系不变o奇数次反射，手系改变o物体顺时针旋转，反射像反时针旋转同样角度平面镜转动引起的光线转动o入射光线不动o平面镜转动角度o-I1=I,-I2=I+,-I2=-I2+=I+2o反射光线相对于原反射光线转动I1-I2=2o角度放大MM1NN1I-I1-I2-I22角度放大的应用o测量微小角度o测量微小位移双平面镜o两镜平行，出射光线与入射光线平行o两镜夹，出射与入射光线夹角=2o只与有关。若入射角和不变，双镜绕棱边旋转，出射光线方向不变M1M2M1M2双平面镜的连续一次像oM1 M2:xyz xyz xyz o右手左手右手o物体绕棱从M1到 M2转2成像oM2 M1:物体绕棱从M2到 M1转2成像M1M2yxzyxzyxz2DI1A2A1-U1平行平板oU1=U2，=tgU2/tgU1=1o=1/=1o=2=1o光焦度为零o侧向位移T=DGo轴向位移L=DG/sinI1d-L1L-U2nI1G-L1L2-L2光线的平移量oDEF:DE=d/cosI1oDEG:DG=DEsin(I1-I)展开sin()并应用折射定律o侧向位移T=DGnT=dsinI11-cosI1/(ncosI1)o轴向位移L=DG/sinI1nL=d1-cosI1/(ncosI1)nL=d(1-tgI1/tgI1)oL与U有关DI1-U1dLI1GEFI1I1平行平板的等效系统oL2=L1+L-do近轴时，l2=l1+l-doL=d(1-tgI1/tgI1)l=d(1-1/n)o近轴细光束时，L与U无关，平行平板完善成像o物通过平行平板的像由物平移L得到等效系统光路o平行平板可等效为一个空气平板o板厚度为d=d-lo按空气平板计算后，像点再平移l就得实际像点o实质就是无平行平板ldd反射棱镜o一个或多个反射镜磨制在一块玻璃上。若反射面不满足全反射条件，需镀反射膜o反射一次，光轴折转一次o用于转折光路，转像，扫描o结构紧凑，装调要求低o入射面和出射面是折射面，一般与光轴垂直o垂直于棱的平面主截面，光轴在主截面内o工作面（反射、入射、出射）与主截面垂直简单棱镜（只有一个主截面）o一次反射棱镜直角棱镜 等腰棱镜 道威棱镜由图可知，垂直于主截面的坐标和沿光轴的坐标方向不变，在主截面内的坐标方向改变多次反射棱镜o使得仪器结构紧凑直角棱镜 30直角棱镜 斯密特棱镜是否镜像看反射次数屋脊棱镜o消除镜像，同时不增加反射面数量o两个互相垂直的反射镜，交线位于主截面内。用此组合反射镜取代反射棱镜中的一个反射面，形成屋脊面o垂直于主截面的坐标被两次反射改变方向，得到与物体一致的像屋脊棱镜与普通棱镜的比较屋脊棱镜详解o普通直角二次反射棱镜，x-z面为主截面o主截面垂直于图面，普通棱镜变为屋脊棱镜xyzzxyxyzzxy主截面立方角锥棱镜o由立方体切下一角形成o光线以任意角度入射，出射光线始终与之平行o激光测距复合棱镜o几个棱镜的组合分光棱镜 分色棱镜反蓝膜反红膜棱镜的成像方向判断ooz与光轴出射方向一致o垂直于主截面的oy方向视屋脊面数量而定。屋脊面数量为奇，oy与oy相反；否则相同o平行于主截面的ox方向视反射面数量而定（屋脊面算两个反射面）。反射面数量为奇，出射手系与入射手系相反，反之相同o复合棱镜在各个主截面内使用上述规则o有透镜时，要考虑透镜成像的正倒棱镜的成像方向判断实例1xyzxyzxyz棱镜的成像方向判断实例2o道威棱镜o由图知，棱镜绕光轴转90，像绕光轴转180o棱镜绕光轴转角度，像绕光轴转2角度主截面主截面棱镜的成像方向判断实例3o周视瞄准仪o仪器转动，眼不动，物与像的手性相同zxyzyxyxzyxz双像棱镜A在光轴上，A1和A2重合oII和III之间半透半反o两个直角棱镜均非屋脊棱镜oII III I一路主截面是图面，出射手性不变，A A1oIIIV III I一路，在IV内的一段主截面垂直于图面，出射手性改变，A A2反射棱镜的等效作用和展开o反射棱镜=入射、出射折射面+反射面o折射面=平行平板o反射面=转折光路o等效作用：按反射面翻转光路，把折线光路拉直，反射镜等效为平行平板o用等效平行玻璃平板代替入射、出射面之间的光路=棱镜的展开直角一次反射棱镜的展开o入射光：紫色o展开之前的光路：会聚于F点，红色o展开之后的光路：会聚于F点，蓝色oL:等效平板厚度FFL展开方法o在主截面内，按反射面的顺序，以反射面与主截面的交线为轴，依次使主截面翻转180o两折射面与光轴垂直，展开可得等效平行平板o两折射面与光轴不垂直，展开所得有侧向平移o棱镜展开后，按平行平板简化计算典型棱镜的展开oL=KD，K-棱镜结构参数折射棱镜o用于光路转折和色散o两折射面的夹角称折射棱镜的折射角o垂直于折射棱的平面为主截面o出射光与入射光的夹角为偏向角，从入射光以锐角转向出射光，顺时针为正偏向角关系式o入射和出射光线对称于棱镜时(I1=-I2，I1=-I2)，有最小偏向角=mo可用m测量棱镜折射率光楔o折射角很小的透射棱镜称光楔o此时偏转角关系式变为光楔的转角测量应用o两光楔的折射角均为，两光楔的主截面绕光轴各反向转动角。根据偏转角测量