物理光学与应用光学第三章.ppt

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1、第三章 平面与平面系统平面镜的成像平行平板的成像性质反射棱镜折射棱镜与光楔光学材料平面平面镜棱棱镜系系统的主要作用：的主要作用：1 1、将共、将共轴系系统折叠以折叠以缩小小仪器器的体的体积和减和减轻仪器的重量器的重量2、改、改变像的方向像的方向起倒像作用起倒像作用3、改、改变共共轴系系统中光中光轴的位置和方向的位置和方向4、利用平面、利用平面镜或棱或棱镜的旋的旋转，连续改改变系系统光光轴的方向的方向一、一、单平面平面镜成像成像第一节第一节 平面镜成像平面镜成像物像位于异侧，物像虚实不同成正像成正像x y zyxz采用右手坐标法则OO一个右手坐标系经平面镜成像为一个左手坐标系PQ奇次反射成镜像，

2、偶次反射成一致像。奇次反射成镜像，偶次反射成一致像。PQPQOANNAA2二、平面二、平面镜旋旋转特性特性若入射光线不动，平面镜偏转若入射光线不动，平面镜偏转 角，则反射光线转过角，则反射光线转过22角。角。平面镜旋转特性的应用：平面镜旋转特性的应用：光学比较仪中的光学杠杆MMMM为分划板为分划板为分划板为分划板PPPP为反射镜为反射镜为反射镜为反射镜单平面平面镜的成像特性的成像特性1）平面）平面镜能使整个空能使整个空间任意物点理想任意物点理想成像成像；物点和像点；物点和像点对平面平面镜而言是而言是对称的称的；2）实物成虚象，虚物成物成虚象，虚物成实像。物和像大小相等，但形状像。物和像大小相等

3、，但形状不同；不同；3）奇次奇次 镜面反射像被称面反射像被称为镜像像；偶次反射成一致像。偶次反射成一致像。4）平面）平面镜的的转动具有光放大作用。具有光放大作用。O2O1q qq qb bPPPAMN90=2 2 三三、双双平平面面的的成成像像由由 外角定理：外角定理：由由 外角定理：外角定理：1）角与角与入射入射角角无关无关，只取决于两平面，只取决于两平面镜夹角角。2 2）当双平面镜绕棱线转动时，只要保持）当双平面镜绕棱线转动时，只要保持）当双平面镜绕棱线转动时，只要保持）当双平面镜绕棱线转动时，只要保持 角不变，二次角不变，二次角不变，二次角不变，二次反射像是不动的，反射像是不动的，反射像

4、是不动的，反射像是不动的，即出射光线的方向不变，但光线位即出射光线的方向不变，但光线位即出射光线的方向不变，但光线位即出射光线的方向不变，但光线位置要产生平行位移。置要产生平行位移。置要产生平行位移。置要产生平行位移。出射光线出射光线不稳定不稳定=0=0=0=0=45=450=90900=90=900=18018003）两面镜广泛应用于折转光路、改变光轴方向。）两面镜广泛应用于折转光路、改变光轴方向。PPP1O1A2O2q qAA1(A2)APA2 2=2 2 4 4）二次反射像的位置）二次反射像的位置）二次反射像的位置）二次反射像的位置应在物体绕棱线（应在物体绕棱线（应在物体绕棱线（应在物体

5、绕棱线（P P点）点）点）点）转动转动转动转动2 2 角处，转动方角处，转动方角处，转动方角处，转动方向应是反射面按反射向应是反射面按反射向应是反射面按反射向应是反射面按反射次序，由次序，由次序，由次序，由P P1 1转到转到转到转到P P2 2的的的的方向。方向。方向。方向。双平面双平面镜具有以下成像性具有以下成像性质：1）二次反射像与原物坐）二次反射像与原物坐标系相同，成一致像。系相同，成一致像。2）位于）位于主截面主截面（两平面两平面镜的公共垂直面的公共垂直面）内的光）内的光线，不，不论入射光入射光线方向如何，出射光方向如何，出射光线的的转角永角永远等于两平面等于两平面镜夹角的两倍。角的

6、两倍。第二第二节 平行平板平行平板由两个相互平行的折射平面构成的光学元件称由两个相互平行的折射平面构成的光学元件称为平行平面平行平面板板。用棱用棱镜来代替平面来代替平面镜，就相当于在光学系，就相当于在光学系统中多加了一中多加了一块平行平面板。平行平面板。如如标尺、刻有尺、刻有标志的分划板、志的分划板、补偿板、板、滤光光镜、保、保护玻璃玻璃等等等等一、平行平面板的成像特性一、平行平面板的成像特性一、平行平面板的成像特性一、平行平面板的成像特性假定平行平面板位于空气中假定平行平面板位于空气中假定平行平面板位于空气中假定平行平面板位于空气中 应用折射定律应用折射定律应用折射定律应用折射定律平板的两面

7、是平行的平板的两面是平行的平板的两面是平行的平板的两面是平行的出射光线平行出射光线平行于入射光线于入射光线此时此时平行平板的光焦度为零，不会使物体放大或缩小平行平板的出射光平行平板的出射光线BS相相对于入射光于入射光线SA 产生生侧向位移向位移BD=D DT 平行平面板的厚度平行平面板的厚度为d，由由ABD和和ABC得得 光光线移移动的距离随入射角的的距离随入射角的不同而不同不同而不同 同同样也随平板的厚度不同而也随平板的厚度不同而变化化n n如果是在近轴区，上式可以写为如果是在近轴区，上式可以写为如果是在近轴区，上式可以写为如果是在近轴区，上式可以写为如果如果如果如果d d、n n是常数，因

8、此是常数，因此是常数，因此是常数，因此 DT DT 和和和和 i i1 1 成正比成正比成正比成正比设入射光线为同心光束并会聚于设入射光线为同心光束并会聚于E点（为虚物点）点（为虚物点）光线折射后和光轴交于光线折射后和光轴交于S点点 L L 因因因因I I1 1值不值不值不值不同而不同同而不同同而不同同而不同同心光束经平行平面板后变为同心光束经平行平面板后变为同心光束经平行平面板后变为同心光束经平行平面板后变为非同心光束，成像是不完善的。非同心光束，成像是不完善的。非同心光束，成像是不完善的。非同心光束，成像是不完善的。平行平板的厚度平行平板的厚度平行平板的厚度平行平板的厚度d d 愈大，成像

9、不愈大，成像不愈大，成像不愈大，成像不完善程度也愈大。完善程度也愈大。完善程度也愈大。完善程度也愈大。出射光线和入射光线在光轴方向上有一出射光线和入射光线在光轴方向上有一出射光线和入射光线在光轴方向上有一出射光线和入射光线在光轴方向上有一轴向位移轴向位移轴向位移轴向位移 L L。如果入射光束孔径很小，即如果入射光束孔径很小，即为近近轴光束成像，光束成像，则因因I1很小，很小，与入射角与入射角与入射角与入射角i i无关。无关。无关。无关。因此，物点以近轴光经平行平板成像是完善的。因此，物点以近轴光经平行平板成像是完善的。例：一焦距例：一焦距 的透镜，若物体位于的透镜，若物体位于 处通过处通过透镜

10、成像，问该像位于何处？放大率？现在物与透镜之间放透镜成像，问该像位于何处？放大率？现在物与透镜之间放一厚度一厚度 的平行平板（的平行平板（n=1.5),求此时的像距和放大求此时的像距和放大率。若将该板放在透镜和像之间，其成像情况如何？率。若将该板放在透镜和像之间，其成像情况如何？解：解：无平行平板时：无平行平板时：平行平板位于物与透镜之间：平行平板位于物与透镜之间：该板使像位移该板使像位移20mm，平行平板位于透镜和像之间时，由于平行平板位于透镜和像之间时，由于二、平行平板的二、平行平板的“等效等效空气层空气层”平行平板玻璃的折射平行平板玻璃的折射等效空气层等效空气层1）近轴光线（）近轴光线（

11、I较小）较小）1）近轴光线）近轴光线凡在光路中有平行平板玻璃（如反射棱镜）时凡在光路中有平行平板玻璃（如反射棱镜）时再从再从G点以后的光路全部加上轴向平点以后的光路全部加上轴向平移量移量 ，即可得到实际光路。，即可得到实际光路。首先用厚度为首先用厚度为 的等效空气平板的等效空气平板取代厚度为取代厚度为d的的平板玻璃，算出等效平板玻璃，算出等效空气平板出射面的光线投射高度空气平板出射面的光线投射高度h2第三节第三节 反射棱镜反射棱镜主要利用主要利用全反射原理全反射原理，不满足临界角的要镀反射膜，不满足临界角的要镀反射膜反射棱镜：把多个反射面做在同一块光学材料（如玻璃）反射棱镜：把多个反射面做在同

12、一块光学材料（如玻璃）上的光学零件上的光学零件。一次反射棱镜一次反射棱镜二次反射棱镜二次反射棱镜三次反射棱镜三次反射棱镜屋脊反射棱镜屋脊反射棱镜反射棱镜反射棱镜反射镜可以改变光轴方向，减小长度，转像、倒像等。但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、镀膜，不耐久 2、光能损失、光能损失 3、装校不便。、装校不便。一、反射棱镜的类型一、反射棱镜的类型反射棱镜的分类反射棱镜的分类反射棱镜分为反射棱镜分为普通棱镜普通棱镜和和复合棱镜复合棱镜两大类两大类复合棱镜复合棱镜(e)阿贝棱镜，反射三次阿贝棱镜，反射三次(a)(b)(c)(d)(e)(d)别汗棱镜，反射五次别汗棱镜，

13、反射五次主截面主截面主截面主截面入射面、出射面、反射面工作面的交线垂直于棱的截面（一）基本定义（一）基本定义工作面工作面工作面工作面棱棱棱棱棱镜光轴：棱镜光轴：光学系统的光轴在棱镜光学系统的光轴在棱镜中的部分，如中的部分，如ABCABC光轴长度：光轴长度：光轴长度：光轴长度：棱镜光轴的几何长度；棱镜光轴的几何长度；如如AB+BCBAC（光轴截面：主截面与光轴重合）（光轴截面：主截面与光轴重合）（光轴截面：主截面与光轴重合）（光轴截面：主截面与光轴重合）反射棱镜的构成与作用反射棱镜的构成与作用反射面反射面折射面折射面2折射面折射面1棱棱3棱棱1棱棱2主截面主截面反射棱镜的作用：反射棱镜的作用：反

14、射棱镜的作用：反射棱镜的作用：一是改变光轴的方向，二是转像。一是改变光轴的方向，二是转像。一是改变光轴的方向，二是转像。一是改变光轴的方向，二是转像。与平面镜相比在成像性质上是增加了两次折射。与平面镜相比在成像性质上是增加了两次折射。（二）简单棱镜（二）简单棱镜（a a）等腰）等腰）等腰）等腰直角棱镜直角棱镜直角棱镜直角棱镜xyzzyx成镜像成镜像直直角角棱棱镜镜使使光光线线折折转转901 1、一次反射棱镜、一次反射棱镜、一次反射棱镜、一次反射棱镜x xy yz z(b)等腰棱镜等腰棱镜z zy yx x等腰棱镜使光线折转任意角度。等腰棱镜使光线折转任意角度。一次反射特点：一次反射特点：成镜像

15、；成镜像；在主截面内坐标方向改变，垂直于光轴在主截面内坐标方向改变，垂直于光轴截面内坐标方向不变。截面内坐标方向不变。yxozyozx（c c）道威棱镜道威棱镜道威棱镜道威棱镜道威棱镜道威棱镜90旋转后，像旋转旋转后，像旋转180。入射面、出射面与光轴不垂直，但光轴方向不变。入射面、出射面与光轴不垂直，但光轴方向不变。yozxyz zx xo道威棱镜绕光轴旋转道威棱镜绕光轴旋转 角，其对应的反射像角，其对应的反射像同方向同方向2 2 旋转角旋转角。等腰直角棱镜以等腰直角棱镜以 角速度转动角速度转动道威棱镜道威棱镜 转动转动实现周视实现周视x xy yz z2、二次反射棱镜、二次反射棱镜（a）等

16、腰直角棱镜等腰直角棱镜z zx xy y光轴转光轴转1800相当于夹角为相当于夹角为相当于夹角为相当于夹角为 的双平面镜系统，成一致像，的双平面镜系统，成一致像，的双平面镜系统，成一致像，的双平面镜系统，成一致像，入射光线与出射光线夹角为入射光线与出射光线夹角为入射光线与出射光线夹角为入射光线与出射光线夹角为(b)五角棱镜五角棱镜z zx xy yy yz zx x光轴转光轴转900五角棱镜和直角棱镜多用于显微镜观察系统，五角棱镜和直角棱镜多用于显微镜观察系统，使光线折转，便于观察。使光线折转，便于观察。(c)半五角棱镜半五角棱镜z zx xy yz zx xy y光轴转光轴转450（d）斜方

17、棱镜）斜方棱镜z zx xy yz zx xy y光轴平移光轴平移斜方棱镜使光轴平移，多用于双目镜仪器斜方棱镜使光轴平移，多用于双目镜仪器中，调节目距。中，调节目距。光轴平移光轴平移光轴转光轴转600光轴转光轴转450光轴转光轴转900二次反射成像的特点二次反射成像的特点：成一致像；成一致像；入射光线与出射光线之入射光线与出射光线之间的夹角取决于两反射面之间的夹角取决于两反射面之间的夹角。间的夹角。3、三次反射棱镜、三次反射棱镜z zx xy y斯密特棱镜斯密特棱镜特点是：特点是：成镜像，光轴转成镜像，光轴转成镜像，光轴转成镜像，光轴转4545，大大缩小，大大缩小筒长，结构紧凑。筒长，结构紧凑

18、。z zy yx x 如果如果在不改变光轴方向和主截面内成像方向的在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下条件下需要得到物体的一致像而又不想增加反射棱需要得到物体的一致像而又不想增加反射棱镜时，怎么办？镜时，怎么办？可用可用交线交线位于光轴截面内的两个相互垂直的反射位于光轴截面内的两个相互垂直的反射面面来取代来取代其中的一个反射面，使垂直于主截面内的坐其中的一个反射面，使垂直于主截面内的坐标被这两个相互垂直的反射面依次反射而改变方向，标被这两个相互垂直的反射面依次反射而改变方向，从而得到物体的从而得到物体的一致像。一致像。（三）屋脊棱镜（三）屋脊棱镜这种两个互相垂直的反射面称为这种两个互相垂

19、直的反射面称为屋脊面屋脊面，而带有屋脊面的棱镜称为而带有屋脊面的棱镜称为屋脊棱镜屋脊棱镜。直角棱镜直角棱镜屋脊棱镜屋脊棱镜两个互相垂两个互相垂直的反射面直的反射面屋脊棱镜的平面表示方法 z zx xy yz zx x y y z zx xy yz zx xy y不改变光轴方向和不改变光轴方向和不改变光轴方向和不改变光轴方向和主截面内成像方向主截面内成像方向主截面内成像方向主截面内成像方向光轴光轴z方向及主截面方向及主截面内内x的方向不改变的方向不改变作用：与屋脊垂直的坐标单独改变一次方向，相当作用：与屋脊垂直的坐标单独改变一次方向，相当于增加一次反射于增加一次反射屋脊面的成像特性：屋脊面的成像

20、特性：位于主截面内的物体，经屋脊面后，其像与无屋脊面时所成像一样，垂直于主截面的物体，垂直于主截面的物体，垂直于主截面的物体，垂直于主截面的物体，其像与无屋脊面时所成像相反。其像与无屋脊面时所成像相反。其像与无屋脊面时所成像相反。其像与无屋脊面时所成像相反。增加一次反射增加一次反射增加一次反射增加一次反射，使系统总的反射，使系统总的反射，使系统总的反射，使系统总的反射次数由次数由次数由次数由奇数变成偶数奇数变成偶数奇数变成偶数奇数变成偶数，从而达到，从而达到，从而达到，从而达到物像相似的要求。物像相似的要求。物像相似的要求。物像相似的要求。两屋脊面间的夹角必须严格等于90,否则将形成双像。（四

21、）立方角（四）立方角锥棱棱镜由立方体切下一个角而形成的。1、三个反射工作面相互、三个反射工作面相互垂直，底面是一等腰三垂直，底面是一等腰三角形，为棱镜的入射面角形，为棱镜的入射面和出射面。和出射面。2 2、当光线以任意方向从底当光线以任意方向从底面入射，经过三个直角面面入射，经过三个直角面依次反射后，出射光线始依次反射后，出射光线始终平行于入射光。终平行于入射光。角锥棱镜特点角锥棱镜特点3 3、当角锥棱镜绕其顶点当角锥棱镜绕其顶点当角锥棱镜绕其顶点当角锥棱镜绕其顶点旋转时，出射方向不变仅旋转时，出射方向不变仅旋转时，出射方向不变仅旋转时，出射方向不变仅产生一个平移。产生一个平移。产生一个平移。

22、产生一个平移。立方立方角锥棱镜可以和激角锥棱镜可以和激角锥棱镜可以和激角锥棱镜可以和激光测距仪配合使用。光测距仪配合使用。光测距仪配合使用。光测距仪配合使用。（五）棱镜系统的成像方向判断（五）棱镜系统的成像方向判断（zzzz）光轴方向）光轴方向zzzz不变不变u（yyyy）垂直于主截面的坐标垂直于主截面的坐标yyyy 视屋脊个数而定视屋脊个数而定 没有屋脊面或屋脊面为偶数时，没有屋脊面或屋脊面为偶数时，yyyy 不改变方向；不改变方向；屋脊面为奇数时，屋脊面为奇数时，yyyy改变方向改变方向u（xx）坐标根据总反射次数而定（）坐标根据总反射次数而定（屋脊面按两个反屋脊面按两个反射面计算）射面计

23、算）若总反射次数为奇数，成镜像；若总反射次数为奇数，成镜像；若总反射次数为偶数，成一致像；若总反射次数为偶数，成一致像；例：屋脊半五角棱镜例：屋脊半五角棱镜z zx xy y 有的光学系统，如望远镜，为了测量，要有中有的光学系统，如望远镜，为了测量，要有中间实像平面，但得到倒像，要使该倒像再倒过来，间实像平面，但得到倒像，要使该倒像再倒过来，需要棱镜组合系统需要棱镜组合系统（六）棱镜的组合（六）棱镜的组合复合棱镜（复合棱镜（倒像作用）倒像作用）2、分光棱镜3、分色棱镜绿绿4、转像棱镜、转像棱镜普罗型转像棱镜别汉棱镜5、*双像棱双像棱镜4545 4545 4545 4545 A AA A A A

24、 二、棱镜的等效作用与展开二、棱镜的等效作用与展开、等效作用与展开方法、等效作用与展开方法 1、等效作用反射棱镜有两个折射面和若干、等效作用反射棱镜有两个折射面和若干反射面，若不考虑反射面，光线在两个折射面之反射面，若不考虑反射面，光线在两个折射面之间的行为间的行为等效于一个平行平板等效于一个平行平板平行光经透镜成像于焦点平行光经透镜成像于焦点F上上FF 平行光经透镜成像时加一平面镜平行光经透镜成像时加一平面镜把平面镜换成直角棱镜把平面镜换成直角棱镜A这种光路的这种光路的等效光路等效光路AA 用棱镜代替平面镜，相当于增加了一块平行玻璃板用棱镜代替平面镜，相当于增加了一块平行玻璃板利用棱镜反射面

25、的性质，将转折的光路拉直利用棱镜反射面的性质，将转折的光路拉直 把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开，把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开，取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代替棱镜取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法称为折射的方法称为“棱镜的展开棱镜的展开”2.棱镜的展开(1).为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统，轴球面系统，棱镜的结构必须满足棱镜的结构必须满足：a棱镜展开后玻璃板的两个表面棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行必须平行。b如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱镜的入射及如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱

26、镜的入射及出射表面相出射表面相垂直垂直。(2).展开方法展开方法按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求反射按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求反射光线和棱镜的像即可。光线和棱镜的像即可。1、直角棱镜展开、直角棱镜展开 一次反射时一次反射时 L棱镜的光轴长度，D入射光束口径L LD DL=Dk=1（二）、几种典型棱镜的展开（二）、几种典型棱镜的展开结构常数：光轴在棱镜中的长度结构常数：光轴在棱镜中的长度L与棱镜通光口径与棱镜通光口径D之比。之比。通光口径：允许通过的光斑最大直径通光口径：允许通过的光斑最大直径二次反射时，L棱镜的光轴长度，D 入射光束口径L LD DL=2DK=22.2.道威棱镜展

27、开道威棱镜展开必须注意，这类棱镜因为光轴不垂直于棱镜面入射，故只能用在平行光束平行光束中 L LD D3.3.半五角棱镜展开半五角棱镜展开屋脊棱镜的展开：屋脊棱镜的展开：光被拦光被拦为使全口径的光束均能为使全口径的光束均能通过，棱镜的结构尺寸通过，棱镜的结构尺寸要增大。要增大。三、反射三、反射棱镜系统的结构尺寸棱镜系统的结构尺寸若系统中有棱镜，则相当于另外加入一块平行板：若系统中有棱镜，则相当于另外加入一块平行板：若系统中有棱镜，则相当于另外加入一块平行板：若系统中有棱镜，则相当于另外加入一块平行板：1 1、若光轴和棱镜的入射表面不垂直，则该棱镜只能放在平、若光轴和棱镜的入射表面不垂直，则该棱

28、镜只能放在平、若光轴和棱镜的入射表面不垂直，则该棱镜只能放在平、若光轴和棱镜的入射表面不垂直，则该棱镜只能放在平行光束中行光束中行光束中行光束中2 2、必须考虑平行玻璃板产生的像面位移、必须考虑平行玻璃板产生的像面位移、必须考虑平行玻璃板产生的像面位移、必须考虑平行玻璃板产生的像面位移为方便棱镜尺寸计算，按下列步骤考虑：为方便棱镜尺寸计算，按下列步骤考虑：1、将棱镜展开成平板玻璃、将棱镜展开成平板玻璃2、用等效空气平板取代玻璃平板、用等效空气平板取代玻璃平板3、将空气平板以后的光路加上轴向平移量、将空气平板以后的光路加上轴向平移量例：一个薄透例：一个薄透镜组，焦距，焦距为100100，通光口径

29、，通光口径为2020。利用它使无限。利用它使无限远物物体成像，像的直径体成像，像的直径为1010。在距离透。在距离透镜组5050处加入一个五角棱加入一个五角棱镜，使，使光光轴折折转9090，求棱，求棱镜的尺寸和通的尺寸和通过棱棱镜后的像面位置。后的像面位置。棱镜第一个表面的通光直径为棱镜第一个表面的通光直径为棱镜第一个表面的通光直径为棱镜第一个表面的通光直径为解：由于物体位在无限远，像位于像方焦面上。全部成像光束位解：由于物体位在无限远，像位于像方焦面上。全部成像光束位于一个高为于一个高为100100，上底和下底分别为，上底和下底分别为1010和和2020的梯形截面的锥体内。的梯形截面的锥体内

30、。由由“光学仪器设计手册光学仪器设计手册”可查得可查得9002的五角棱镜的五角棱镜展开以后的平行玻璃板厚度为展开以后的平行玻璃板厚度为如玻璃的折射率，可求得平行玻璃板的相当空气层厚度如玻璃的折射率，可求得平行玻璃板的相当空气层厚度为为空气平板空气平板因此，通过棱镜后像平面离开棱镜出射表面的距离为因此，通过棱镜后像平面离开棱镜出射表面的距离为棱镜出射表面的通光口径为棱镜出射表面的通光口径为棱镜出射表面的通光口径为棱镜出射表面的通光口径为光线通过棱镜（平板玻璃）后轴向位移量为：光线通过棱镜（平板玻璃）后轴向位移量为：系统加入棱镜后，从物镜到像面的轴向距离应为：系统加入棱镜后，从物镜到像面的轴向距离

31、应为：玻璃平板玻璃平板空气平板空气平板根据以上计算结果作出的实际光学系统图为根据以上计算结果作出的实际光学系统图为第四节第四节 折射棱镜与光楔折射棱镜与光楔一、概念一、概念折射棱镜：利用表面的折射作用折射棱镜：利用表面的折射作用主截面主截面折射棱折射棱折射棱：入射面与出射面的交线折射棱：入射面与出射面的交线折射角：两折射面的夹角，折射角：两折射面的夹角，用顶角用顶角 表示。表示。偏向角偏向角d d：入射光线与出射光线：入射光线与出射光线的夹角，从入射光线转到出射的夹角，从入射光线转到出射光线，顺正逆负。光线，顺正逆负。二、偏向角的求出二、偏向角的求出由由及几何关系及几何关系得得对于给定棱镜，对

32、于给定棱镜，一定，一定，仅随仅随 变，是变，是 的函数的函数三、最小偏向角及其应用三、最小偏向角及其应用由由又又比较比较若入射光不变，棱镜转动，出射光随若入射光不变，棱镜转动，出射光随I1而变。而变。由由令令只有只有 时，时，d d为极值为极值此时此时当当 一定，一定，d dmin一定。一定。通过通过 ，可求，可求n1、假定折射角、假定折射角 很小很小，很小很小，棱镜棱镜 平板，平板，2 2、很小很小,折射棱镜折射棱镜 光楔光楔1）有一定大小，有一定大小，2）很小，很小，当光楔沿光轴相对移动当光楔沿光轴相对移动时，出射光线在垂直方时，出射光线在垂直方向产生的平移为：向产生的平移为：3）双光楔：

33、）双光楔：两个光楔相对转动，产生不同的偏角两个光楔相对转动，产生不同的偏角一般，双光楔一般，双光楔相对转过相对转过f f角角四、棱镜色散四、棱镜色散对于不同波长的光线，对于不同波长的光线，当当 l l小时小时n大，设入射光为大，设入射光为白光，将得到由红到紫排列的光谱。白光，将得到由红到紫排列的光谱。第五节第五节 光学材料光学材料一、光学系统一、光学系统反射零件反射零件折射零件折射零件反射率及其稳定性反射率及其稳定性透明度，吸收系数，透明波透明度，吸收系数，透明波段反射率及其稳定性段反射率及其稳定性二、光学材料：二、光学材料：光学玻璃、光学晶体、光学塑料光学玻璃、光学晶体、光学塑料1、光学玻璃

34、的技术参数、光学玻璃的技术参数谱线符号谱线符号谱线符号谱线符号C CD Dd de eF Fg gh h颜色颜色颜色颜色红红红红黄黄黄黄绿绿绿绿青青青青紫紫紫紫l(l(A)A)656.3656.3589.3589.3587.6587.6546.1546.1486.1486.1435.8435.8404.7404.7折射率折射率折射率折射率n nC Cn nD Dn nd dn ne en nF Fn ng gn nh h对应元素对应元素对应元素对应元素HHNaNaHeHeHgHgHHHgHgHgHg人眼最灵敏的波长为人眼最灵敏的波长为555nm，两个极端，两个极端C、F平均色散平均色散部分色散

35、部分色散阿贝常数阿贝常数相对色散相对色散用用n和和n n可以表征玻璃的光学性能：可以表征玻璃的光学性能：例如：例如：K9玻璃，玻璃，n=1.5163,n=n=。一般玻璃至一般玻璃至2、光学玻璃分类及技术参数、光学玻璃分类及技术参数K：冕牌玻璃，：冕牌玻璃，n小，小，n n大。大。F：火石玻璃，：火石玻璃，n大，大，n n小。小。若要计算任意谱线的折射率，可利用经验公式：若要计算任意谱线的折射率，可利用经验公式：一、平面镜一、平面镜二、双面镜二、双面镜二次反射像的特征，二次反射光线与二次反射像的特征，二次反射光线与 入射光线的夹角一定入射光线的夹角一定三、平行平板三、平行平板像的位移像的位移四、反射棱镜四、反射棱镜坐标的确定（包括屋脊棱镜）怎样坐标的确定（包括屋脊棱镜）怎样 展开成等效平板，结构常数展开成等效平板，结构常数K=L/D，棱镜组合系统棱镜组合系统五、折射棱镜五、折射棱镜最小偏向角，光楔，双光楔最小偏向角，光楔，双光楔六、光的色散和材料六、光的色散和材料光学材料和参数光学材料和参数