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1、应用光学Applied Optics光信息0801-022010-2011第一学期1Applied optics第四章第四章 平面镜棱镜系统平面镜棱镜系统2Applied opticsC4. 平面镜棱镜系统平面镜棱镜系统 棱镜的展开棱镜的展开3Applied optics上节内容回顾上节内容回顾一、一、镜像镜像镜像镜像与一致像与一致像PQx y zyxzOO右手坐标右手坐标右手坐标右手坐标左手坐标左手坐标左手坐标左手坐标4Applied optics上节内容回顾上节内容回顾二、双平面镜成像的稳定性二、双平面镜成像的稳定性PP2P1Aq qAA1(A2)APAAPA= = 2 2 2 2 O2O
2、1q qq qb bPP2P1AMN= = = = 2 2 2 25Applied optics上节内容回顾上节内容回顾三三、反射棱镜基本概念、反射棱镜基本概念光轴（光轴长度）光轴（光轴长度）光轴（光轴长度）光轴（光轴长度）工作面工作面工作面工作面 棱棱棱棱 主截面主截面主截面主截面光轴截面光轴截面光轴截面光轴截面6Applied optics4-3 棱镜的展开棱镜的展开一、棱镜展开方法一、棱镜展开方法二、典型棱镜二、典型棱镜7Applied optics棱镜棱镜棱镜棱镜 = = = = 相应平面镜系统相应平面镜系统相应平面镜系统相应平面镜系统 + + + + 两次折射两次折射两次折射两次折射
3、（入射、出射）（入射、出射）（入射、出射）（入射、出射）一、棱镜的展开一、棱镜的展开1. 1. 反射棱镜与相应平面镜的区别反射棱镜与相应平面镜的区别AAFFF F 棱镜成像性质棱镜成像性质棱镜成像性质棱镜成像性质 = = = = 平面反射成像平面反射成像平面反射成像平面反射成像（方向：理想的镜像（方向：理想的镜像（方向：理想的镜像（方向：理想的镜像/ / / /一致像）一致像）一致像）一致像） + + + + 折射成像性质折射成像性质折射成像性质折射成像性质（位置、大小）（位置、大小）（位置、大小）（位置、大小）8Applied optics2. 棱镜的展开棱镜的展开讨论棱镜的成像性质，仅需要
4、讨论其折射性质。故，引入棱镜的讨论棱镜的成像性质，仅需要讨论其折射性质。故，引入棱镜的讨论棱镜的成像性质，仅需要讨论其折射性质。故，引入棱镜的讨论棱镜的成像性质，仅需要讨论其折射性质。故，引入棱镜的展开法，以消去反射作用，只保留折射成像。展开法，以消去反射作用，只保留折射成像。展开法，以消去反射作用，只保留折射成像。展开法，以消去反射作用，只保留折射成像。棱镜展开：棱镜展开：棱镜展开：棱镜展开：把棱镜的把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开光轴截面沿着它的反射面展开，取消棱镜，取消棱镜的反射，以的反射，以平行玻璃板平行玻璃板平行玻璃板平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法。的折射代替棱镜折射的方法。A
5、AA A 9Applied optics(1).为了使棱镜和共轴球面系统组合后，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的特性，必须对仍能保持共轴球面系统的特性，必须对棱棱镜的结构提出一定的镜的结构提出一定的要求要求：a 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必须平行须平行。（结构要求）。（结构要求）b b如果棱镜位于会聚光束中，则光轴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表面相必须和棱镜的入射及出射表面相垂直垂直。（使用要求）（使用要求）10Applied optics(2).展开方法展开方法利用棱镜反射面的性质，将转折的光利用棱镜反射面的性质，将
6、转折的光路拉直。路拉直。即：按入射光线的顺序，以即：按入射光线的顺序，以反射面为镜面，求其对称像，反射面为镜面，求其对称像，并依次画出反射棱镜的展开并依次画出反射棱镜的展开图图。11Applied optics12Applied optics13Applied optics1. 1. 平行平板的厚度就是反射棱镜的平行平板的厚度就是反射棱镜的展开长度展开长度或或称称光轴长度光轴长度（L L）。）。2. 2. 在需要在需要求棱镜尺寸求棱镜尺寸的时候，展开后应先找到的时候，展开后应先找到棱棱镜限制光束的位置镜限制光束的位置，即，即棱镜通光光束的口径棱镜通光光束的口径（D D）。L L14Applie
7、d optics光路计算中，棱镜等效平行平板的厚度光路计算中，棱镜等效平行平板的厚度L L为棱镜光轴长度，设棱镜的通光光束口为棱镜光轴长度，设棱镜的通光光束口径为径为D D，则，则k 取决于棱镜的结构形式，与棱镜的大小取决于棱镜的结构形式，与棱镜的大小无关，称为无关，称为棱镜的结构参数棱镜的结构参数。3. 棱镜的结构参数棱镜的结构参数15Applied optics二、几种典型棱镜的展开二、几种典型棱镜的展开16Applied optics1.直角棱镜展开一次反射 L棱镜的光轴长度， D入射光束口径L LD DL=Dk=117Applied optics二次反射，L棱镜的光轴长度，D 入射光束
8、口径L LD DL=2DK=218Applied optics2.等腰棱镜展开偏转角等于顶角偏转角等于顶角特殊：特殊：90度，另一直角棱镜度，另一直角棱镜19Applied optics3.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；倒像L LD D20Applied optics结构：结构： 4545等腰梯形截面等腰梯形截面作用：作用：倒像倒像只能用于平行光束之中只能用于平行光束之中e.g. 周视瞄准镜21Applied optics五角棱镜五角棱镜结构：结构： 1) 两反射镜面夹角两反射镜面夹角45 2) 为保证展开后入射面与反射面平行：为保证展
9、开后入射面与反射面平行： B= E= 112.5作用：光轴转角作用：光轴转角90 k4.五角棱镜展开22Applied optics4.五角棱镜展开23Applied optics5.半五角棱镜展开24Applied opticsB ACABD6.斯密特棱镜展开25Applied optics三、反射棱镜的视场角三、反射棱镜的视场角1. 三个角度反射面法线与入射光轴夹角反射棱镜的临界角临界角对应的光线入射角2. 棱镜的半视场角凡小于半视场角的入射光线，均可在反射面上全反射凡小于半视场角的入射光线，均可在反射面上全反射凡小于半视场角的入射光线，均可在反射面上全反射凡小于半视场角的入射光线，均可在反射面上全反射当用于入射角大于半视场角的情况时，需要在反射面上镀高反膜。当用于入射角大于半视场角的情况时，需要在反射面上镀高反膜。当用于入射角大于半视场角的情况时，需要在反射面上镀高反膜。当用于入射角大于半视场角的情况时，需要在反射面上镀高反膜。26Applied optics四、反射棱镜的分类及符号四、反射棱镜的分类及符号代号类型I一次反射II二次反射III三次反射IIJ二次反射屋脊棱镜普通复合等腰D阿贝FA五棱镜W普罗FP半五棱镜B别汉FB斜方棱镜X靴型FX空间折转棱镜K潜望FQ列曼棱镜L立方FL乌拉斯棱镜WL烟斗FY27
