33反射棱镜课件

第三节反射棱镜(ReflectingPrisms)一、反射棱镜的类型定义：把多个反射面制作在同一块光学材料（如玻璃）上的光学零件。注：反射棱镜主要利用全反射原理反射光线，但不是所有反射棱镜的反射面都满足全反射条件，凡遇到这样的反射面，都必须镀上反射膜。功能：折转光路、转像、扫描等。类型：简单棱镜、屋脊棱镜、立方角锥棱镜和复合棱镜。主截面：垂直于棱的截面基本概念工作面：入射面、出射面、反射面棱：工作面的交线棱镜光轴：光学系统的光轴在棱镜中的部分，如ABC光轴长度：棱镜光轴的几何长度；如AB+BCBAC（光轴截面：主截面与光轴重合）1、一次反射棱镜★特点：具有1个反射面，成镜像。（一）简单棱镜——1个主截面，并与所有工作面垂直★类型1：入射面、出射面均与光轴垂直a)等腰直角棱镜

b)等腰棱镜例：

等腰直角棱镜（1）★成像规律：沿光轴方向的Oz(O‘z’)轴始终沿光轴出射方向；垂直于主截面的坐标方向不变；位于主截面内的坐标改变方向。

（2）(类似单平面镜)★

类型2：入射面、出射面均不与光轴垂直例：道威（Dove）棱镜2）旋转特性：棱镜绕光轴旋转α角，其反射像同方向旋转2α角。特性：1）用于平行光路：入射光轴、出射光轴方向不变；x正倒对调x，y翻转2αα=90°

★应用：周视瞄准仪折转光路旋转特性所得像的坐标方向不变2、二次反射棱镜

★特点：1)两个反射面，成一致像;

2)出射、入射光线夹角等于两反射面夹角的2倍。a)半五角b)30°直角c)五角d)二次反射直角e)斜方（双面镜原理）3、三次反射棱镜★特点：1)出射、入射光线夹角为45°；

2)奇次反射成镜像。斯密特棱镜折叠光路(二)屋脊棱镜★目的：利用奇次反射棱镜使物体成一致像。★屋脊：构造交线在光轴面内的两个相互垂直的反向面。★功能：垂直于主截面的坐标y，被两个反向面依次反射而改变方向。直角屋脊棱镜屋脊棱镜的平面表示方法12(三)立方角锥棱镜立方角锥棱镜★结构：三个反射工作面相互垂直；底面ADH（等边三角形）是入射、出射面。★特性：光线以任意角度从底面入射，经三个直角面依次反射后，出射光线始终与入射光线平行。★应用：激光测距仪、用于激光谐振腔等(四)复合棱镜1、分光棱镜

★特点：1）光强按比例分束；2）两束出射光束光程相等。★应用：分束2、分色棱镜★特点：白光被分解为红、绿、蓝三色★应用：彩色电视摄像系统3、转像棱镜★特点：

出射、入射光轴平行，实现完全倒像，折叠长光路。★应用：望远镜普罗Ⅰ型别汉普罗Ⅱ型4、双像棱镜★特点：非光轴上的物点，输出两个像点；光轴上的物点，输出两个像点重合。5、球面棱镜★功能：考虑光焦度★应用：集成光路★应用：双像目镜，对圆孔的瞄准。双像棱镜棱镜Ⅱ和Ⅲ反射面镀半反半透析光膜二、棱镜的成像方向判定1.建立坐标系2.z轴：光轴方向，大拇指恒沿光轴方向；3.y轴：垂直于光轴截面坐标的像；普通棱镜：不变屋脊：奇——变，偶——不变4.x轴：平行于主截面的坐标轴；与反射次数相关——奇——镜像，偶——

一致像5.透镜：像的方向有变化但是坐标系不变、

根据z的方向不变，确定y方向，根据手系确定x.17z轴x轴y轴18z轴x轴y轴z轴x轴y轴z

’’

y’’x’’z’’

y’’x’’5例：屋脊半五角棱镜zy棱镜的等效作用1）无镜时2）加平面镜3）加棱镜4）等效作用：PQF″LF′A″A′LQ′P'RR'三、棱镜等效作用与展开★

等效平行平板厚度（棱镜光轴长度）

★展开：在棱镜主截面内，按反射面的顺序，以反射面与主界面的交线为轴，依次按反射面顺序做镜像，可得到棱镜的等效平行平板。（一）棱镜等效作用与展开方法：22

一次反射时

L—棱镜的光轴长度，D—入射光束口径LDL=Dk=1（二）、几种典型棱镜的展开直角棱镜展开23二次反射时，L—棱镜的光轴长度，D—入射光束口径LDL=2DK=224五角棱镜展开25半五角棱镜展开26等腰棱镜展开27B

A'CAB'D'斯密特棱镜展开例：图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统。棱镜直角边长为两透镜相距50mm．物高10mm，距棱镜60mm，棱镜距L1为l00mm。求物体经系统后所成的像的位置和大小。60L1L26010050棱镜的等效平行平板厚度d为60mm,60L1L2601005060?10050例：图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统。棱镜直角边长为两透镜相距50mm．物高10mm，距棱镜60mm，棱镜距L1为l00mm。求物体经系统后所成的像的位置和大小。棱镜的等效平行平板厚度d为60mm,利用等效空气平板的概念，等效空气平板厚度为：

60L1L26010050604010050例：图为一等腰直角棱镜和两个薄透镜组成的光学系统。棱镜直角边长为两透镜相距50mm．物高10mm，距棱镜60mm，棱镜距L1为l00mm。求物体经系统后所成的像的位置和大小。例：有一个视放大率为10倍的开普勒望远镜，目镜焦距20mm，系统出瞳直径为4mm。在物镜像方焦平面