红外技术教程 第四次课
4 红光谱法
6
1
红外光谱通常可划分为三个区域： 区域 近红外区 中红外区 远红外区 波长λ(μm) 0.75～2.5 2.5～25 25～1000 波数σ (cm-1) 13333～4000 4000～400 400～10
7
红外光谱是吸收光谱
物质的分子受到红外光照射时，吸收特定频率的红外光，发 生了分子振动能级和转动能级的跃迁，所产生的吸收光谱， 称为红外吸收光谱，简称红外光谱。
原因：
（1）某些振动，分子偶极矩不变； （2）某些振动能量相同或相近（简并）； （3）吸收强度低，无法检测； （4）波长超出一起范围。
19
第三节 红外光谱与分子结构谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分 子中各基团的振动形式相对应。
T
吸收峰
20
红外光谱是振动光谱
红外光谱主要是分子振动光谱，反映了分子在振动能级（同 时伴随着转动能级）之间的跃迁。
8
三、红外光谱的特点
优点：
红外光谱的高特征性：任何不同物质的IR光谱都不会相同， 可提供官能团信息，是定性分析的重要依据。 固体、液体、气体样品（如CO2）都可以测定（包括宇宙空 间的分子）。
存在。
26
3. 苯衍生物的泛频谱带 （1）苯衍生物C-H面外变形振动的倍频和组合频：2000～ 1650cm-1 （2）苯衍生物C-H面外变形振动：900～600cm-1
上述两组峰的数目和形状与取代基的类型有关，可以判断 苯环取代基的数目和类型。
27
（四）指纹区
1. 甲基对称弯曲振动：1380～1370cm-1，受取代基影响小，判 断甲基依据。 2. C—O伸缩振动：1300～1000cm-1，是指纹区最强的峰。 3. 烯烃C—H弯曲振动：
光谱分析04概论
5
课堂小议
通常情况下，我们用摩尔吸收系数ε 来表示红外吸收峰的
强度，如果100＞ε＞20 ，我们称该峰为： A 很强峰 B 强峰 C 中强峰 D 弱峰
6
课堂小议
下列哪种因素属于影响基团频率的外部因素：
A 诱导效应 B 共轭效应 C 溶剂效应 D 偶极场
9.样品制备技术
1）气体——气体池
2）液体： ①液膜法——难挥发液体（bp>80C） ②溶液法——液体池
溶剂： CCl4 ，CS2常用。
①研糊法（液体石腊法）
3) 固体:
②KBr压片法 ③薄膜法
卤化物压片法
适用于可以研细的样品，但对于不稳定的化合物，如发生 分解、异构化、升华等变化的化合物不宜使用压片法。注意 样品的干燥，不能吸水。
8.2 傅立叶变换红外光谱仪
•色散型红外光谱仪，单光色源器发出的光先照射试样，而后再经分光 器(光栅或棱镜)分成单色光，由检测器检测后获得光谱。 •傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），不用狭缝机构和分光系统。 利用迈克尔逊干涉仪把光源发出的光变成干涉光，再让干涉光 照射样品。经检测器获得干涉图，由计算机将干涉图进行傅里 叶变换得到的光谱。
上节回顾
红外光谱产生原因 化学健的振动模式 红外光谱图 峰强与峰位 峰位的影响因素(共轭,诱导,偶极场)
课堂小议
关于红外光谱，下列说法正确的是：
A 红外光谱是由分子振动和转动能级的跃迁产生的。 B 只要辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量 相等，就可以产生红外光谱。 C Cl2没有红外活性。 D 原子的伸缩振动在红外谱中不会产生吸收峰。
第一，二代，属色散型 第三代，属干•色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分光光
讲座四 红外和夜视技术74页PPT
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
讲座四 红外和夜视技术共74页PPT
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
Hale Waihona Puke 46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
红外物理课程教学大纲
红外物理课程教学大纲课程名称：红外物理课程编码：5010202英文名称：IR Physics学时：48 其中实验学时：0 学分： 3开课学期：第三学年第二学期适用专业：电子科学与技术、光电子技术科学课程类别：必修课程性质：专业课先修课程：《大学物理》、《物理光学》教材：石晓光等. 红外物理，杭州：浙江大学出版社，2013年一、课程性质及任务本课程为电子科学与技术、光电子技术科学专业本科生的专业课。
本课程的目的与任务是使学生掌握光度量、辐射度量的基本概念与定律、理解红外辐射的发射与吸收、红外辐射的传输等过程中的基本物理现象，了解在红外物理与技术中占重要地位的实验原理与方法，使学生能够理论联系实际，对红外技术中涉及到的各方面问题有坚实的理论基础和解决实际问题的能力。
二、课程的教学要求第一章绪论使学生掌握红外辐射的基本知识，了解红外物理与红外技术的基本内容。
重点、难点：1、红外辐射的基本知识（重点）（1）电磁波谱（2）红外辐射2、红外技术的发展与现状（1）红外技术的发展与现状（2）国内红外技术的发展与现状3、红外系统的组成与各部分功能（重点）4、红外技术的应用第二章光度学与辐射度学基础使学生掌握光度学与辐射度学的基本概念；掌握辐射量计算的基本方法。
重点、难点：1、引言（重点）（1）立体角及其计算（2）光度与辐射度的基本特征2、辐射量（重点）（1）辐射通量（2）辐射强度（3）辐射出射度（4）辐射亮度（5）辐射照度（6）光谱辐射量3、光度量（重点）（1）光谱光视效率和光谱光视效能（2）光通量（3）发光强度和光度学的基本单位（4）光亮度（5）光照度4、朗伯余弦定律和漫辐射源的辐射特性（重点）（1）朗伯余弦定律（2）漫辐射源的辐射特性（3）漫反射表面和理想漫反射表面5、测量辐射用的基本定律（难点）（1）距离平方反比定律（2）立体角投影定律（3）组合定律（4）塔尔伯特定律6、辐射在传输媒质中的衰减（重点）（1）反射比、吸收比和投射比（2）反射系数、吸收系数和投射系数（3）衰减媒质的透射7、辐射量计算举例（重点）（1）点源向圆盘发射的辐射通量（2）均匀漫辐射源产生的辐射照度（3）简单形状辐射源的辐射特性第三章热辐射的基本定律使学生了解掌握不同的发光种类；掌握基尔霍夫定律、普朗克定律等；掌握黑体辐射的简易计算；掌握发射率概念及辐射测温等。
红外光谱第四讲共21页
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
•
46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
ห้องสมุดไป่ตู้
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
红外光谱第四讲
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
光谱分析四红外分析
20
第三节 红外光谱分析
§二 原 理
返回
(2)、 多原子分子： 多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、
空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。 a)、简正振动 b)、简正振动基本形式 c)、理论振动数（峰数）
21
第三节 红外光谱分析
§二 原 理
返回
a)、简正振动：
※ 简正振动定义 :
3000 左右
醇、酚、酸等
3650~3580 低浓度（峰形尖锐）
3400~3200 高浓度（强宽峰）
胺、酰胺等，可干扰 O-H 峰
饱和（3000 以下）与不饱和（3000 以上）
饱和-C-H
-CH3(2960，2870)
（3000-2800） -CH2(2930，2850)
不饱和=C-H 末端=CH（3085） （3010~3040）
（vw）等来表示。
表一 红外吸收强度及其表示符号
摩尔消光系数（ε） ＞200 75~200 25~75 5~25 0~5
强度 很强
强 中等
弱 很弱
符号
VS
S
M
W
VW
28
第三节 红外光谱分析
§二 原 理
返回
图10-7
29
第三节 红外光谱分析
§二 原 理
2）红外光谱图分区：
名称
表二 红外光谱的分区
氢键区
第三节 红外光谱分析
一、概 述 二、原 理 三、红外光谱仪 四、试样制备 五、各种有机化合物的红外光谱 六、样品红外分析步骤
1
第三节 红外光谱分析
一、 概 述
1、红外光谱起源 2、红外光谱定义 3、红外光区划分 4、红外谱的参数 5、红外光谱特点
红外检测技术教学大纲-测控技术
《红外检测技术》课程教学大纲课程代码：060242004课程英文名称：Infrared Detection Technology课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0适用专业：测控技术与仪器专业大纲编写（修订）时间：2017.11一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标红外检测技术是测控技术与仪器专业开设的一门专业选修课，主要讲授红外检测技术的基本概念；红外检测技术在温度测量以及气体成分检测中的应用、红外图像检测技术等方面的知识。
在测控技术与仪器专业培养计划中，主要通过红外检测技术的学习丰富同学在检测技术方面的知识。
通过本课程的学习，学生将达到以下要求：1.了解红外检测技术的应用领域与应用前景；2.了解具有代表性的红外检测技术应用，如红外测温、红外图像处理、红外气体成分检测等；（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：掌握红外检测技术的基本概念与应用领域。
2.基本理论和方法：掌握红外检测理论基础（如基尔霍夫定律、维恩位移定律、朗伯-比尔定律等。
）3.基本技能:通过对基础理论以及典型红外检测应用的学习，掌握红外检测系统的构成、功能以及常规应用。
（三）实施说明1．教学方法：着重红外检测技术的基本概念、理论基础进行讲解，在理论基础上讲解红外检测技术应用领域以及典型的红外检测系统的结构、功能与实际应用情况。
2．教学手段：本课程属于专业选修课，在教学中可采用电子教案、PPT课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。
（四）对先修课的要求检测技术类相关课程《传感器与检测技术》等。
（五）对习题课、实践环节的要求本课程安排适当安排习题课进行总结、讲解。
（六）课程考核方式1．考核方式：考查课；可以选择开卷或是闭卷方式、课后小作业、结课大作业、论文等形式，具体情况由授课教师根据学生的学习情况进行安排。
2．考核目标：学生对红外检测技术的了解情况与整体知识的把握。
第4章红外光谱教材
三、多原子分子的振动
多原子分子由于原子数目增多，组成分 子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱 比双原子分子要复杂。但是可以把它们的振 动分解成许多简单的基本振动，即简正振动。 1 . 简正振动 简正振动的振动状态是分子质心保持不 变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置 附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同， 即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置， 而且同时达到其最大位移值。
H +q
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分 子吸收某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级 从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域 的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与
波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
04:26:48
一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间， 波长范围约为 0.78 ~ 1000µ m，根据仪器技术 和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个 区：近红外光区（0.78 ~ 2.5µ m ），中红外
04:26:48
基频峰（0→1） 二倍频峰（ 0→2 ） 三倍频峰（ 0→3 ） 四倍频峰（ 0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
2885.9 cm-1 5668.0 cm-1 8346.9 cm-1 10923.1 cm-1 13396.5 cm-1
最强 较弱 很弱 极弱 极弱
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，）， 差频峰（ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱， 一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为 泛频峰。
光区（2.5 ~ 50µm ），远红外光区（50 ~
1000 µ m ）。
04:26:48
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
西安，电子科技大学，《红外物理》
第一次课1、学习教学大纲1.1课程的教学目标与任务教学目标：在系统介绍基础理论和基本原理的基础上，注重结合典型实例进行讲解，使学生对红外装置和设备的基本组成、性能特征以及在国防和工农业上的应用有直观的了解，培养学生分析问题和解决问题的能力。
教学任务：使学生对红外探测、红外测温、红外光谱测量以及红外成像等装置和设备的基本组成、工作原理、技术特点、性能表征和应用领域有比较全面而系统的了解，为红外技术的应用打下必要的基础。
1.2课程内容及基本要求概论介绍红外系统的基本概念，红外仪器的基本结构、基本特性和应用领域；同时介绍红外技术的发展历史和发展趋势。
红外光学系统介绍红外光学系统的构成原理，影响红外光学系统像质的品质参数和评价方法；介绍典型的反射式系统、折反式系统、折射式系统和辅助光学系统以及光学扫描系统。
辐射调制与调制盘介绍红外辐射调制的基本概念，调制盘的作用、分类和工作原理，几种典型的调幅式调制盘、调频式调制盘、脉冲编码式调制盘、调相式调制盘和脉冲调宽式调制盘。
红外探测系统简介介绍典型红外探测系统的结构组成、工作原理、技术要求和性能指标。
红外热成像系统简介介绍红外热成像系统的发展历史、结构组成、工作原理、技术要求和性能指标。
1.3考核方式笔试：半开卷各教学环节占总分的比例：平时测验及作业：20%，期末考试：80%。
2、绪论2.1红外系统的发展历史及红外技术的应用2.1.1红外探测器的发展红外探测器是红外仪器的最基本、最关键的部件。
红外技术的发展总是与红外探测器的改进息息相关，每一种新型红外探测器的问世，必然导致红外科学技术的进一步发展。
温度计（1800赫谢耳最原始的红外探测器）——温差热电偶、热电堆（19.30 测温灵敏度提高40倍）——测辐射热计（19.80 灵敏度又提高30倍）——硫化铅探测器（20.40 光子探测器，标志着现代红外技术发展的开始）——锑化铟探测器（20.50 灵敏度更高）——碲镉汞三元化合物探测器（20.60探测率达到理论极限）——多元探测器（扫描、扫积SPRITE、焦平面阵列）＝＝＝热释电探测器（室温工作，不需制冷；热灵敏度、响应速度一般）2.1.2红外技术的发展与应用最初（19世纪），天文天体红外辐射研究，化工中利用红外光谱进行物质分析。
红外PPT课件
32
第二节 有机化合物的典型光谱
1．烷烃
（1）碳氢伸缩振动及弯曲振动
νC-H 接近又低于3000cm－1； asCH3 ＋ CH2 ； 当两个或三个甲基连接在同一碳原子上时，CH3峰分 裂为双峰；
-(CH2)n- n4， CH2峰出现在722 cm-1区有吸收，随 碳数的减少，吸收峰位有规律地向高波数方向移动；
解：~ 1 k
2πc μ
μ m1m2 m1 m2
C H的值：
（
12.01 1.008 12.01 1.008 ) 6 .02 10 23
1.54 10 24 g
k 4π 2c 2 μ~ 2 4π 2 ( 3.00 10 10 )2 ( 1.54 10 24 ) 3030 2
利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分 子结构相应的红外光谱图，从而来鉴别分子结 构的方法，称为红外吸收光谱法（IR）。
近红外 0.76 ~ 2.5 um 中红外 2.5 ~ 25 um （4000 ~ 670 cm-1，即2.5 ~ 15 um 最广泛） 远红外 25 ~ 1000 um
芳烃ch31003000cm1之间有几三个16001500及1450cm1附近有三个吸收带前两个带是芳环的最重要特征带芳环与其他不饱和体系发生共轭1600cm1带往往分裂成1600及1580cm1两吸收带芳氢面外弯曲振动ch900650cm1单取代750690cm142邻二甲苯的红外光谱图邻二取代740cm1单取代2个吸收带750700cm1邻二取代1个吸收带740cm1间二取代23个吸收带870弱770700cm1对二取代1个吸收带800cm144倍频峰醇和酚分子间生成氢键而缔合oh伸缩振动36003200cm1之间co伸缩振动12601000cm1之间强度大从伯醇仲醇和叔醇吸收带向高频移动分别在105011001150cm1附近oh面外弯曲750650cm1之间oh面内弯曲1350cm146丙醇的红外光谱图47异丙醇的红外光谱图48叔丁醇的红外光谱图没有ohcoc伸缩振动1125cm1不对称强940cm1对称弱碳上有支链11701070cm1有两个吸收峰coc12751220cm1及10751020cm1两个强吸收峰50乙醚的红外光谱图51苯甲醚的红外光谱图伸缩振动饱和1720cm1芳酮向低频移动约20cm1不饱和酮向低频移动约40cm1伸缩振动1725cm1醛类在28202720cm1附近有cho两个吸收峰可与其他羰基化合物相区别
第三章 红外吸收光谱-4
T%
3360
2970
1476
1235
1395,1363
2000 1800 1600
4000 3600
2800
(cm-1)
1400
1200
1000
910
800 600
400
答案：2
未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所 示，试推其结构。
二、红外谱解析要点及注意事项
1.红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形） 2.同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的 先特征（峰），后指纹（峰）； 先最强（峰），后次强（峰）； 先否定（法），后肯定（法）； 先粗查．后细找； 抓住一组相关峰。
解析图谱时的几点经验： （1）查找基团时，先否定，以逐步缩小范围 （2） 在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸 收峰的干扰（ 3350和1640cm-1处出现的吸收峰可能
推测化合物结构为：
CH3 CH3 CH CH2 OH
• 一、指出下列红外光谱图中的官能团。 注意：仅仅根据红外光谱只能获得分子中可能存在 的官能团的特征吸收而无法最终确定分子结构。
-C≡C-H
-C≡C-H <3000 cm-1 -Csp3-H -Csp3-H面 内弯曲
-C≡C-H
该化合物应为长碳链的脂肪端炔。
综上所述，未知物结构为：CH3－（CH2）10－COOH
例四：未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下 图所示，试推其结构。
芳香胺：分子式为C6H6N2
1. Ω＝4
2. 可能有苯环，此推测由3031、1593、1502 的吸收峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合 物含邻位取代苯环。 3. 3285、3193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸 收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）
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D2 2 ) D1 1 2 D1
遮挡后系统的有效 f /数为 f ef 数 式中， f ' ef 为系统有效焦距。 （6） 、消除杂散光 使用双反射镜系统应当注意一点：必须防止杂散光直接射到探测器 上。为此可以加杂散光挡板。如下图： f ' ef Def f ' ef D1 1 2
、特点： 3） 椭球面与双曲面反射镜一样，椭球面也有一对共轭几何焦点，由一 个焦点发出的光线，将严格地会聚于另一个焦点，且没有球差。同样， 其几何焦点一般也不是光学焦点。 椭球面反射镜和双曲面反射镜很少单独使用，因为慧差大，像质不 好。它们都在与其他反射镜组合的双反射镜系统中使用。 扁球面没有共轭的几何焦点。扁球面反射镜很少单独使用，有时可 与球面主反射镜配合作次镜用。
、包沃斯－马克苏托夫系统像质好，但焦点在球面反射镜和校正镜之 2） 间，接收器必然造成中心挡光，且使用不便。为此发展了包沃斯－马克托夫 －卡塞格伦系统。这种系统把校正透镜的中心部分镀上反射膜作次镜用，将 焦点引出主反射镜之外。下图一个用校正透镜的凸面作反射次镜、另一个用 凹面作反射次镜，都是曼金系统。
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红外技术教案
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镜构成的整流罩既是系统的窗，本身又是校正板。 （3）包沃斯－马克苏托夫系统变形 、 为校正系统剩余球差， 可在系统共同球心处放置一块斯密特校正板。 1）
、扁球面反射镜概念：将椭圆绕其短轴旋转一周，取一部分，即得到 2）
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红外技术教案
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旋转扁球面。扁球面反射镜一般利用凸面。
、导弹用或机载红外雷达用的包沃斯－马克苏托夫－卡塞格伦系统的 3） 基本形式。a 用曼金主镜和正的小校正透镜来改善像质；b 不用曼金主镜， 依靠包沃斯－马克苏托夫的小校正透镜改善像质；c 用曼金次镜和整流罩一 起来减小球差。
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第四次课 第二章 红外光学系统
2.4 红外光学系统 红外光学系统的工作波长范围往往很宽。目前可供选择的红外透射材料 品种不多，像差校正，特别是色差校正十分困难，因此红外光学系统在结构 上较多地采用非球面反射系统或折射－反射系统 随着红外应用范围地不断扩大，红外热成像等技术地不断发展，反射式 物镜已经不能满足大视场、大孔径成像质量要求，因此近年来又广泛地用高 折射率、低色散的晶体材料作为各类折射物镜。 红外光学系统是以红外探测器作为接收元件的，为了提高探测灵敏度、 增大信噪比，在系统中多采用包括浸没透镜、场镜与光锥等组成的二次聚光 系统以及实行光机扫描用的各类光学扫描器。
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2） 、特点：格氏系统无球差，慧差也较小。
（4） 、几种系统的比较 牛顿系统与卡氏、格氏系统比较，前者的镜筒长，重量大，这是红 外装置所不希望的。卡氏和格氏系统多了一个非球面次镜，系统成折迭式， 不但镜筒短，而且多了一个次镜，可以比牛顿系统更好地校正轴外像差。 卡氏系统与格氏系统比较， 在相同地系统焦距与相对孔径的情况下， 卡氏系统的次镜挡光小，镜筒更短，比格氏系统更优越。像质好，镜筒短， 焦点可以在主镜后面这几个优点， 使卡氏系统在红外装置中得到了广泛的应 用。不过卡氏系统成的倒像，格氏系统成的是正像。对红外探测器而言，这 是无所谓的，因为在瞬时视场内无须区分正像、倒像。 双反射镜系统的次镜把中间一部分光档掉，并且一旦视场和相对孔 径变大，像质迅速恶化，这是双反射镜系统最大的缺点。因此，双反射镜系 统往往只用在物面扫描的红外装置中，很少用在像面扫描的红外装置中。 （5） 、中心遮挡描述 双反射镜系统中心光束被次镜遮挡的程度，可用遮挡系数 表示，
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（1） 、组成：由一块球面反射镜和一块位于球面镜的曲率中心的非球面 校正板组成。校正板的表面做成适合于补偿反射镜球差的形状。
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2） 、特点：平行于光轴的光束在光轴上形成的像无球差，轴外点有
慧差。 （2）卡塞格伦（Cassegrain）系统（卡氏系统） 、组成：它由旋转抛物面的主反射镜和旋转双曲面的次反射镜组 1） 成。旋转双曲面次反射镜放置在主镜和主镜焦点之间，并使双曲面的焦点与 抛物面焦点重合。因之经过双曲面反射的光线必通过其另一焦点，此焦点就 是双反射系统的焦点。
三、双反射镜 双反射镜系统由两个反射镜组成，其中入射光线首先遇到的反射镜常称 为初反射镜（或主反射镜） ，第二个反射镜称为次反射镜。双反射镜系统常 有下面一些类型。 （1） 、牛顿系统 、组成：牛顿系统用一个旋转抛物面做主反射镜，次反射镜是个 1） 平面镜，它可将焦点引导系统外面，以便于观察或放置探测器组件。
三、包沃斯－马克苏托夫系统 （1）组成：如果把曼金折反射镜的球面反射镜和负透镜分开，就成为 基本的包沃斯－马克苏托夫系统。它利用两个自由度（形状和位置） ，可以 使成像质量比曼金镜有很大的提高。
（2） 、特点：系统中的三个面的曲率中心都取同一点，并在此处放置孔 径光阑。这样，系统没有慧差、像散和畸变。校正透镜与斯密特校正板一样， 主要用来校正球面反射镜的球差，但引进一些残余色差。 基本的包沃斯－马克苏托夫系统之所以普遍使用，除了性能优良，设计 容易外，还因为它完全由球面组成，加工方便，成本低。校正板凸面朝向入 射光线的包沃斯－马克苏托夫装置，往往用于红外导弹制导系统。由校正透
2.4.2 折－反系统
为了得到较好的像质，反射式系统可以用非球面镜。但是由于非球面镜 不易加工，成本高，检验也麻烦，于是人们在主镜和次镜仍然采用球面镜的 系统中，加入一些附加的补偿透镜来校正球面反射镜的像差，这样就出现了 折－反式物镜系统，简称折反系统。 多种红外系统，特别是红外导引头光学系统广泛地应用了此类系统。其 折射镜往往较薄，目的是使其带来地色差尽可能小，同时能减少能量吸收。 下面是几类主要地折反系统。 一、斯密特系统
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二、非球面反射镜 对于大相对孔径，单反射球面镜受球差限制，为改善反射系统的成像质 量，引入非球面反射镜。当然，非球面反射镜的加工难度要大的多。下面是 几种常用的非球面反射镜。 （1） 、抛物面反射镜 1） 、概念：抛物面反射镜由一条方程为
D2 D1
式中， D1 、 D2 为主镜和次镜的直径。遮挡后，有效通光面的有效直径为
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光束中的中心部分。
（2） 、双曲面反射镜 、概念：把两根双曲线中的一根绕对称轴旋转一周，就得到双曲面。 1） 双曲面即可以利用凸面，也可利用凹面。如下图
、特点：系统无球差，慧差也小；系统的轴向尺寸小，结构紧凑； 2） 系统焦点位于主反射镜后面，便于放置探测器。卡塞格伦系统在导弹的红外 探测系统中得到了广泛的应用。 （3） 、格雷果里（Gregory）系统（格氏系统） 、组成：它由旋转抛物面的主反射镜和旋转椭圆面的次反射镜组 1） 成。主反射镜的焦点与次反射镜的一个焦点重合，系统的焦点就是椭圆面反 射镜的另一个焦点。
y 2 2r0 x
的抛物线绕其对称轴旋转一周而成。截面取线如下图。
、特点：抛物面反射镜对无限远轴上物点是等光程的，没有球差，像 2）
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易。 如图示的卡氏系统式的带有曼金次镜的系统。曼金折反系统与球面主镜 一起来消除剩余球差。
2.4.1 单反射镜 一、球面反射镜 最简单的反射镜是单个球面反射镜， 它的像质接近单透镜， 但没有色差。 如图所示，如果孔径光阑至于球心处，由于任意主光线（通过光阑中心）都 可以作为此物镜的光轴，因此任一角度投射到物镜上的光束，其像质都和轴 上点的像质一样，这样就在整个视场范围内得到均匀良好的像质。此时，因 为主光线与球面法线重合，主光线的入射角为 0，所以其慧差、像散和畸变 均为零，仅有的像差是球差和场曲。
（2） 、特点：校正板就是孔径光阑，安装在曲率中心，因而系统没有慧 差、像散和畸变，球差利用校正板校正。系统在大视场范围内的像质很好。 但系统的校正透镜形状复杂，难于加工，镜筒长度也比较长。
二、曼金折反系统 （1） 、组成：系统由一个球面反射镜和一个与它相贴的弯月形折射透镜 组成。
（2） 、特点：系统的光阑就是它本身，球差是通过加入一个与反射镜相 接的负透镜来校正的。负透镜会带来色差。 曼金折反系统的球差比球面反射镜小，但色差较大，为此常把曼金折反 系统做成胶合消色透镜。曼金折反射镜都是球面镜，造价低，加工、安装容