应用光学_03.ppt

第三章: 平面与平面系统 §3-1 平面镜成像 平面反射镜（简称平面镜）：唯一能成完善像的最简单的光学元件，即物体上任意一点发出的同心光束经过平面镜后仍为同心光束。 平面镜成像的特点: 实物成虚像，虚物成实像； 像与物完全对称于平面镜：像与物等距离的分布在镜面的两边，大小相等，虚实相反； 由球面镜成像公式令r = ?得： l? = ?l， ? = 1 镜像：由于对称性，一右手坐标系的物体，其像为左手坐标系。就像照镜子时，你的右手只能和镜中的“你”的左手重合一样，这种像称为镜像； 正对看(沿zo/z?o?看)：y在x左，y?在x?右； 物体旋转时，其像反 方向旋转相同的角度； 沿zo/z?o?看： y顺时针方向转90?至x， y?逆时针方向转90?至x?； 正对xo/x?o?看： z顺时针方向转90?至y， z?逆时针方向转90?至y?； 二、平面镜旋转特性 平面镜转动时具有重要特性。 当入射光线方向不变而转动平面镜 时，反射光线的方向将发生改变。 设旋转角为?， 反射角改变为?，则 结论：反射光线的方向改变了2? 角。 利用平面镜转动的这一性质，可以测量微小角度或位移， 光学（电）自准直仪。 平面镜转动的应用----自准直测微光学杠杆原理 刻有分划的标尺位于准直物镜L的物方焦平面F上，标尺零位点（设与物方焦点F重合）发出的光束经物镜L后平行于光轴。 若平面镜M?光轴，则平行光经M反射后原光路返回，重新会聚于焦点F上。 若M转动 ? 角，则反射光与光轴成2?角，经物镜L后成像于B点，设BF = y，物镜焦距为f ?，则 tg? ? ? ? x / a K为光学杠杆的放大倍数 三、双平面镜成像 由△O1O2M，有 根据反射定律，有 ? ? 2 (I?1? I2) 在△O1O2N中，有 I?1 = ? + I2， 即 ? = I?1? I2， 所以 ? ? 2? 双面镜的连续一次像 右手坐标系的物体x y z， 依次成像为x?y?z?和x?y?z?。 第一次反射的像x?y?z?为左手坐标系，经PR第二次反射所成像x?y?z?(称为连续一次像)还原为右手坐标系。 由于?y?P y=?y?Py???yPy?= 2?RPy??2?QPy?=2? 所以连续一次像可认为是由物体绕棱边旋转2? 角而形成的，旋转方向由第一反射镜转向第二反射镜。同样，先经PR反射，再经PQ反射的连续一次像是由物逆时针方向旋转2? 而成的。当 ? = 90?时，这两个连续一次像重合在棱上。 显然，只要双面镜夹角 ? 不变，双面镜转动时，连续一次像不动。 §3-2 平 行 平 板 平行平板是由两个相互平行的折射平面构成的光学元件： 分划板、测微平板、保护玻璃、展开的反射棱镜。 平行平板的成像特性 因两面平行, 则有 I2 = I?1, 由折射定律，得 sinI1=n sinI?1=nsinI2=sinI?2 所以 I?2=I1，U?2=U1 即出射光线平行于入射 光线，或光线经平行平 板后方向不变。但产生 侧向位移?T = DG 和轴 向位移 ?L? = A1A?2。这时 侧向位移和轴向位移 在△DEG和△DEF中，DE为公用边 将sin( I1 ? I?1)用三角公式展开，并注意 n sin I1= nsinI?1，得 轴向位移由图中关系，可得 应用折射定律sinI1/sinI?1=n， 代入得： 平行平板的等效光学系统 平行平板在近轴区内以细光束成像时，轴向位移为： 这表明：在近轴区内，平板的轴向位移只与其厚度d 和折射率n 有关，与入射角无关。因此，平行平板在近轴区以细光束成像是完善的。这时，不管物体位置如何，其像可认为是由物体移动一个轴向位移而得到的。 利用这一特点，在光路计算时，可以将平行玻璃平板简化为一个等效空气平板。 将玻璃平板的出射平面及出射光路HA?一起沿光轴平移?l?，则CD与EF重合，出射光线在G点与入射光线重合，A?与A重合。 这表明:光线经过玻璃平板 的光路与无折射的通过 空气层ABEF的光路完全 一样。这个空气层就称为平行玻 璃平板的等效空气平板。其 厚度为： 平行平板的等效光学系统 §3-3 反 射 棱 镜 一、反射棱镜的类型 反射棱镜的概念： 将一个或多个反射面磨制 在同一块玻璃上形成的光学 元件称为反射棱镜。 反射棱镜的作用： 折