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§4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 * 第四章 平面镜棱镜系统 Chapter 4: Mirror and prism systems §4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 §4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 §4-1 平面镜棱镜系统在光学仪器中的应用 平面镜棱镜系统的主要作用: 将轴系统折叠以缩小仪器的体积和减轻仪器的重量 改变像的方向 改变共轴系统中光轴的位置和方向 利用平面镜或者棱镜的旋转,可连续改变系统光轴的方向,扩大观察范围 §4-2 平面镜的成像性质 平面镜能使整个空间理想成像,物点和像点对平面镜对称 物和像大小相等,物空间的右手坐标在像空间为左手坐标,像是物的“镜像” 偶数个平面反射成像大小、形状不变;奇数个平面反射镜成像为镜像 §4-3 平面镜的旋转及应用 当平面镜绕垂直于入射面的轴转动α角时,反射光线将转动2 α §4-3 平面镜的旋转及应用 So Conclusion: 出射光线的转角永远等于两平面镜间夹角的二倍 §4-3 平面镜的旋转及应用 思考:当两平面反射镜夹角θ减小α角时,光线转角β如何变化? §4-3 平面镜的旋转及应用 Applications §4-4 棱镜和棱镜的展开 棱镜:由反射面和折射面组成的一块玻璃 主截面:与各个棱垂直的截面称为棱镜的“主截面” §4-4 棱镜和棱镜的展开 棱镜的展开:以平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法 平面反射不影响成像性质,平面折射影响成像性质 对棱镜的要求: 棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行; 如果棱镜位于会聚光束中,则光轴必须和棱镜的入射及出射光面相垂直。 对于平行光束只须满足第一个条件 §4-4 棱镜和棱镜的展开 Mirror image: So: 等腰三角形 Rectangular prism §4-4 棱镜和棱镜的展开 Rectangular prism When parallel beam When convergent beam §4-4 棱镜和棱镜的展开 Pentagonal prism Film §4-4 棱镜和棱镜的展开 Pentagonal prism 要求光线旋转90° §4-4 棱镜和棱镜的展开 Boot shaped prism 必须加补偿棱镜 棱镜与补偿棱镜间留有空隙 补偿棱镜材料与棱镜相同 棱镜第二个反射面必须镀膜 §4-4 棱镜和棱镜的展开 Boot shaped prism §4-5 屋脊面和屋脊棱镜 Roof surface §4-5 屋脊面和屋脊棱镜 §4-5 屋脊面和屋脊棱镜 §4-5 屋脊面和屋脊棱镜 §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 1. First surface 2. Second surface §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 等效空气层厚度 §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 An example: 一个薄透镜组,焦距为100,通光口径为20。利用它对无限远物体成像,像的直径为10。在距离透镜50处加入一个五角棱镜,使光轴转折90°求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面尺寸。 §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 An example: 一个薄透镜组,焦距为100,通光口径为20。利用它对无限远物体成像,像的直径为10。在距离透镜50处加入一个五角棱镜,使光轴转折90°求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面尺寸。 §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 等效空气层厚度E §4-6 平行平板的成像性质和棱镜的外形尺寸计算 0.61 0.75 0.85 0.92 0.97 0.99 k 60° 50° 40° 30° 20° 10° I 不同入射角对应的k值 §4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 Two methods 反弹折转法:假定有一个带箭头的线段,垂直于光轴放置,沿光轴移动,先碰到反射面的一端反弹到与光轴垂直的位置。此种方法简单易行。 利用法则法:总结出一套法则。 §4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 一、具有单一主截面的平面镜棱镜系统 1. x轴为光轴方向,保持沿光轴前进方向不变 2. z轴假定没有屋脊面时,保持原来的方向不变(垂直于主截面) 3. 确实主截面内的y的成像方向,根据反射面偶数个为右手坐标系,反射面为奇数个为左手坐标系来判断 4. 再考虑屋脊面,如果屋脊面为奇数个z轴反向,否则同向 §4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 §4-7 确定平面镜棱镜系统成像方向的方法 *
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