单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 平面系统,*,第四章,平面和平面系统,第四章平面和平面系统,2024/11/18,第四章 平面系统,2,2023/10/7第四章 平面系统2,2024/11/18,第四章 平面系统,3,4.1,平面镜,4.1.1,单平面镜的成像特性,1.,平面镜的成像特性,2.,物像位置关系及放大率公式,平面镜是唯一成完善像的光学元件,像是正的，物像虚实相反，大小一致,2023/10/7第四章 平面系统34.1 平面镜4.,2024/11/18,第四章 平面系统,4,3.,镜像、一致像,平面镜能改变光轴方向，将较长的光路压缩在较小空间内。但成镜像，会造成观察者的错觉,奇数次反射成镜像，,偶数次反射成一致像,;,当物体旋转时，,其像反方向旋转相同的角度。,2023/10/7第四章 平面系统43.镜像、一致像,2024/11/18,第四章 平面系统,5,4.1.2,平面镜的偏转,重要特性：,当入射光线方向不变而使平面镜转动,角时，反射光线的将以同一方向旋转改变,2,角的方向出射。,1.,性质推导,该性质可用于测量物体的微小转角和位移,2023/10/7第四章 平面系统54.1.2 平面镜的,2024/11/18,第四章 平面系统,6,2.,应用：光学杠杆,此类光学仪器的倍数可做到,100,倍,2023/10/7第四章 平面系统62.应用：光学杠杆此类光,2024/11/18,第四章 平面系统,7,不论成多少像，都在以,Q,为圆心，以,QA,为半径的圆周上。,4.1.3,双平面镜,像有无数个,像只有一个,研究物,A,经两个平面各成像一次的情况,沿,M,1,到,M,2,的方向,沿,M,2,到,M,1,的方向,2023/10/7第四章 平面系统7 不论成多,2024/11/18,第四章 平面系统,8,入射光线和出射光线的夹角,只与,有关,出射光线不稳定,2023/10/7第四章 平面系统8入射光线和出射光线的夹角,2024/11/18,第四章 平面系统,9,4.2.1,平行平板的成像特性,4.2,平行平板,结论,1,：光线经平行平板折射后光线方向不变,2023/10/7第四章 平面系统94.2.1 平行平板,2024/11/18,第四章 平面系统,10,结论,2,：物像同侧、虚实相反、放大率为,1,光线经平行平板后方向虽然保持不变，却要产生一定的位移，这个位移记为轴向位移,L,2023/10/7第四章 平面系统10结论2：物像同侧、虚实,2024/11/18,第四章 平面系统,11,结论,4,：光线经平行平板后虽方向不变，但要产生一定得位移。,结论,5,：轴上点经近轴光成像是完善的,2023/10/7第四章 平面系统11结论4：光线经平行平板,2024/11/18,第四章 平面系统,12,4.2.2,平行平板的等效空气层,光线经玻璃平板的,H,点出射后的情况与光线经空气层的,G,点出射后的情况（指高度、方向及与光轴相交的距离等）完全相同。此时称空气层为平板玻璃的等效空气层。,2023/10/7第四章 平面系统124.2.2 平行平,2024/11/18,第四章 平面系统,13,4.3,反射棱镜,用反射镜，可以改变光轴方向，减小长度，转像、倒像等。但：,1.,镀膜、不耐久,2.,光能损失,3.,装校不便。故常用反射棱镜,主要利用全反射原理,不满足全反射条件的要,镀反射膜,反射棱镜常用术语：,反射棱镜的工作面,入射面、出射面、反射面,反射棱镜的棱,工作面的交线,反射棱镜的主截面,垂直于棱的截面,反射棱镜的光轴,光学系统的光轴在棱镜中的部分,反射棱镜的光轴长度,光轴在棱镜内的总的几何长度,反射棱镜的分类：,简单棱镜,屋脊棱镜,立方角锥棱镜,复合棱镜,入射面,出射面,反射面,2023/10/7第四章 平面系统134.3 反射棱镜用,2024/11/18,第四章 平面系统,14,4.3.1,简单棱镜：一次反射棱镜,道威棱镜：光轴与斜边平行的等腰直角棱镜,等腰直角棱镜,2023/10/7第四章 平面系统144.3.1 简单棱,2024/11/18,第四章 平面系统,15,4.3.1,简单棱镜：二次反射棱镜,光轴转,90,光轴转,180,光轴转,45,光轴平移,光轴转,60,2023/10/7第四章 平面系统154.3.1 简单棱,2024/11/18,第四章 平面系统,16,4.3.1,简单棱镜：三次反射棱镜,最常见的是斯密特棱镜。使出射光线和入射光线的夹角为,45,。,成镜像，大大缩小筒长，结构紧凑。,2023/10/7第四章 平面系统164.3.1 简单棱,2024/11/18,第四章 平面系统,17,4.3.2,屋脊棱镜,对奇次反射的反射棱镜，为了避免镜像，可增加一个屋脊。用两个互相垂直的反射面来代替棱镜的反射面，并且这两个反射面的交线应在光轴平面之内，称这样的棱镜为屋脊棱镜。,屋脊棱镜的特点：屋脊相当于增加了一次反射（原来为奇次成镜像，加上后成偶次，成一致像）这样在不增加其它棱镜的情况下可以使像坐标和物坐标一致。,直角屋脊棱镜,2023/10/7第四章 平面系统174.3.2 屋脊棱,2024/11/18,第四章 平面系统,18,4.3.3,棱镜系统成像的物像坐标变化,1.,沿着光轴的坐标轴在整个成像过程中始终保持沿着光轴，并指向光的传播方向。,2.,垂直于主截面的坐标轴，在一般情况下保持垂直于主截面，并与物坐标同向。但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次。,3.,在主截面内的坐标轴由平面镜的成像性质来判断，根据反射镜具有奇次反射成镜像、偶次反射成一致像的特点，首先确定光在棱镜中的反射次数，再按系统成镜像还是一致像来决定该坐标轴的方向：成镜像反射坐标左右手系改变，成一致像反射坐标系不变。,4.,透镜系统不改变坐标系的旋向。,2023/10/7第四章 平面系统184.3.3 棱镜系,2024/11/18,第四章 平面系统,19,一次反射等腰直角棱镜，,K,1,4.3.4,棱镜的展开与结构常数,反射棱镜可以展开成平行平板，它在光线传播中的作用相当于一块平行平板。,展开方法：逐个作出棱镜经反射面所成的像,二次反射等腰直角棱镜，,K,2,2023/10/7第四章 平面系统19一次反射等腰直角棱镜，,2024/11/18,第四章 平面系统,20,2023/10/7第四章 平面系统20,2024/11/18,第四章 平面系统,21,4.4,折射棱镜,4.1.1,折射棱镜的偏转,1.,术语,折射棱,工作面,工作面,折射角,主截面,偏向角,2023/10/7第四章 平面系统214.4 折射棱镜,2024/11/18,第四章 平面系统,22,偏向角,2.,偏向角的求出,2023/10/7第四章 平面系统22偏向角2.偏向角的求出,2024/11/18,第四章 平面系统,23,3.,最小偏向角及其应用,由上式可知，若入射光不变，棱镜转动，出射光随,I,1,而变。,可求,n,最小偏向角,2023/10/7第四章 平面系统233.最小偏向角及其应用,2024/11/18,第四章 平面系统,24,4.,讨论,2023/10/7第四章 平面系统244.讨论,2024/11/18,第四章 平面系统,25,5.,光楔的应用,2023/10/7第四章 平面系统255.光楔的应用,2024/11/18,第四章 平面系统,26,4.4,光的色散和光学材料,4.1.1,光的色散,2023/10/7第四章 平面系统264.4 光的色散和,2024/11/18,第四章 平面系统,27,4.1.2,光学材料,1.,透射材料的光学特性,透射光学材料：光学玻璃、光学晶体、光学塑料,谱线符号,A,r,C,D,d,e,F,g,G,h,颜色,红,黄,绿,青,蓝,紫,波长,(nm),768.2,706.5,656.3,589.3,587.6,546.1,468.1,435.8,434.0,404.7,参数,n,A,n,r,n,C,n,D,n,d,n,e,n,F,n,g,n,G,n,h,(1),光学玻璃的技术参数,2023/10/7第四章 平面系统274.1.2光学材料1,2024/11/18,第四章 平面系统,28,用,n,和,v,可以表征玻璃的光学性能。,例如：,K9,玻璃，,n,=1.5163,，,v,=64.1,一般玻璃：,n,=1.4,1.8,(2),光学玻璃的分类及其技术参数,2.,反射材料的光学特性,镀什么金属反射膜要根据所用波段而定,反射材料：反射无色散，只需考虑其反射率。材料的反射率越大越好。,反射材料多为金属材料，用于镀制。一般是在抛光的玻璃表面镀以反射膜层，当所选用的材料不同，膜层不同时，反射率也不同。,常见的反射膜层材料有：金、银、铜、铂、铝等。,2023/10/7第四章 平面系统28用n和v可以表征玻璃的,