平面成像系统

平面成像系统第一页，共三十三页，2022年，8月28日平面系统在光学系统中的作用改变光轴方向,便于观察和缩小仪器体积改变像的方向，变倒像为正像扩大仪器的传动比，提高测量精度扩大仪器的观察、测量范围合像、分像分光、分色结束返回第二页，共三十三页，2022年，8月28日第一节平面镜成像一、平面镜的成像特性1。单面镜成像2。双面镜成像结束返回第三页，共三十三页，2022年，8月28日第二节反射棱镜一、反射棱镜的构成二、反射棱镜的分类三、反射棱镜的成像方向四、反射棱镜的展开结束返回第四页，共三十三页，2022年，8月28日第三节平行平板一、平行平板的成像特性

二、平行平板对光线位移的计算

三、平行平板的等效空气层四、举例返回第五页，共三十三页，2022年，8月28日第四节

折射棱镜和光楔一、折射棱镜

二、光楔

结束返回第六页，共三十三页，2022年，8月28日单面镜成像的特性物、像关于平面镜对称，物距等于像距(图)平面镜所成像与物等大，成镜像(图)

平面镜成完善像，属理想系统平面镜转动ß，将使出射光线方向改变2ß(图1)(图2)

本页结束返回第七页，共三十三页，2022年，8月28日双面镜成像特性⑴像点的位置

反射像均位于以双面镜的相交轴线O为圆心、以OA为半径的圆周上。两次成像后的像点位置是以OA为始边，按反射顺序的方向旋转2α圆周处。

(图)⑵出射光线的方向出射光线相对于入射光线的偏转2α，与入射角无关，只取决于双面镜之间的夹角α。(图)(3)两次反射成一致像本页结束返回第八页，共三十三页，2022年，8月28日反射棱镜的构成形状：将多个反射面做在同一块玻璃上的光学元件棱镜的工作面：指光线与之相交的面；棱镜的光轴：指光学系统的光轴在棱镜内部所成的折线；棱：指工作面之间的交线；主截面：指垂直于棱的平面本页结束返回图第九页，共三十三页，2022年，8月28日反射棱镜的类型⑴简单棱镜⑵屋脊棱镜⑶复合棱镜(4)角锥棱镜本页结束返回第十页，共三十三页，2022年，8月28日只含有一个主截面的棱镜为简单棱镜

返回第十一页，共三十三页，2022年，8月28日反射面被两个互相垂直的反射面取代的棱镜称作屋脊棱镜返回第十二页，共三十三页，2022年，8月28日复合棱镜是将多个简单棱镜（或屋脊棱镜）组合在一起使用的棱镜组

返回图第十三页，共三十三页，2022年，8月28日棱镜系统成像的物象坐标变化

⑴沿着光轴的坐标轴（如图中的z轴）经反射后仍沿着光轴；

⑵垂直于主截面的坐标轴（如图中的y轴）一般情况下保持与物坐标相同，但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次；⑶在主截面内的坐标轴（如图中的x轴）由棱镜的反射次数决定其方向：奇次反射成镜像，右手系变左手系；偶次反射成一致像，右手系不变。在计数时，每一屋脊面被认为是两次反射。本页结束返回图第十四页，共三十三页，2022年，8月28日反射棱镜的等效作用与展开

作用

“拉直”的光轴相当于经过一个平行平面板

方法

将棱镜展开来计算，展开的过程就是光轴经反射面逐次成镜像的过程。

结构常数

K=L/DL：展开后的平板厚度；D：瞳光口径

结束

图返回第十五页，共三十三页，2022年，8月28日返回第十六页，共三十三页，2022年，8月28日返回第十七页，共三十三页，2022年，8月28日返回第十八页，共三十三页，2022年，8月28日返回第十九页，共三十三页，2022年，8月28日出射光线与入射光线平行

-----无焦元件

返回第二十页，共三十三页，2022年，8月28日平行平板对象点产生的轴向位移返回第二十一页，共三十三页，2022年，8月28日等效空气层的概念

返回图第二十二页，共三十三页，2022年，8月28日返回等效空气层的作用第二十三页，共三十三页，2022年，8月28日例题为了正像的需要，在物镜与像面之间加入反射棱镜，计算时常将反射棱镜作为平行平板处理。如图，已知物镜的像距为，棱镜出射面到像面的距离，像面直径，物镜直径，反射棱镜的结构常数，折射率，试求反射棱镜入射面的通光口径及该面到物镜之间的距离。第二十四页，共三十三页，2022年，8月28日解题思路第一步作光路图第二步根据光路建立几何关系，由条件，棱镜的结构常数为1，表明口径与厚度相等。确定极值光线的入（出）射方向及高度，从而确定棱镜的通光口径。确定平行平板对象点的位移，确定像面的位置变化第二十五页，共三十三页，2022年，8月28日返回第二十六页，共三十三页，2022年，8月28日折射棱镜光在棱镜中只有折射没有反射的棱镜称作折射棱镜

⑴折射棱镜的偏转

⑵折射棱镜的色散结束

返回第二十七页，共三十三页，2022年，8月28日光楔顶角很小的折射棱镜称作光楔

光楔的偏向角近轴计算式在小角度和小位移测量中的应用（1）角度测微的工作原理（2）位移测微的工作原理结束返回第二十八页，共三十三页，2022年，8月28日出射光线对入射光线的夹角成偏向角当I1=-I2’或I1’=--I2时得最小偏向角返回第二十九页，共三十三页，2022年，8月28日当白光经过折射棱镜后，各种谱线将以不同的偏向角分散开来，形成光谱的色散