第四章_平面镜棱镜系统

§4-7 平面镜棱镜系统成像方向判断 一、具有单一主截面的系统
转像规则： 1.x’方向（沿光轴）：与光轴出射方向一致； 2. z’方向（垂直主截面）： 没有或偶数对屋脊面，z’与z同向； 奇数对屋脊面，z’与z反向 o 3. y’方向（在主截面内）： z 奇数次反射，若物为右手坐标系， 则y’按左手坐标系确定；(屋脊面算两 次反射) 偶数次反射， y’按物像相同坐标系 确定；
e
L n
l
'
棱镜展开
取消反射 展开 取消折射
棱镜
平行平板
等效空气层
L=a
e
a n
L= l
e
l
l n
: l/2
光学设计:
1. 将棱镜展开，计算平行平板厚度L;
2. 计算等效空气层厚度, e=L/n ; 3. 根据要求设计棱镜的尺寸和位置.
例 一个薄透镜组，焦距为100，通光口径为20。 利用它使无限远物体成像，像的直径为10。在距 离透镜组50处加入一个五角棱镜，使光轴折转 90°，求棱镜的尺寸和通过棱镜后的像面位置
第四章
光学系统
平面镜棱镜系统
球面共轴系统 平面镜棱镜系统

§ 4－1 平面镜棱镜系统的应用
主要作用：
1. 缩小仪器体积减轻仪器重量；
2. 起倒像作用；
3. 使光轴旋转，扩大观察范围。
§ 4－2 平面镜成像性质 1.理想成像 2.物像相对镜面对 称，大小相等； 3.奇数个平面镜成镜像， 偶数个平面镜物像完全相似。
L (2
L
2 ) D 3 . 414 D
靴形棱镜展开
D:
L
4 3 3
D
为保持光学系统的共轴性，棱镜展开必须满 足两个要求：
1. 棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行 2. 如果棱镜位于会聚光束中，则光轴必须和棱 镜的入射及初涉表面相垂直；在平行光束中只 需要满足第一个条件.
§4－6 平行平板的成像性质
1. 平行平板的成像特性
平行平板只是使 像移动一段距离，并 不改变成像性质. 由高斯公式
l 2 l1
'
L n
l
'
l ' L (1
1 n
L---平行平板厚度
)
放大率,
1
2. 等效空气层厚度
1 n
等效空气层厚度:
)
l ' L (1
e L l
奇数次反射
偶数次反射
屋脊棱镜的成像特点
y
z
x
y
x
z
y
z
'
'
镜像
x
'
y
'
z
x
'
'
物像相似
3). 组合棱镜
2. 棱镜的展开：
棱镜展开
a
平行平板 平行平板厚度 (L):
L AB a
棱镜展开后，用平行平板代替棱镜，取消了棱镜 内部的反射，只考虑入射和出射面的折射，大大简化 了计算。
五角棱镜展开
F E
主截面：垂直于棱的截面
1. 反射棱镜分类
简单棱镜 屋脊棱镜 组合棱镜
1) 简单棱镜
•直角棱镜
• 五角棱镜 ：
•道威棱镜
45

•立方棱镜
•靴形棱镜
2 90
0
•其他棱镜
2) 屋脊棱镜
屋脊面 直角棱镜 屋脊棱镜
A2 B 2 C 2 D 2 B 2 C 2 F2 E 2
屋脊面的作用:
y
O
x
x
'
y
'
'
z
O
'
z
y x z z’
y’ x’
镜像：
物: 右手坐标 左手坐标 像：左手坐标. 像：右手坐标
§ 4－3 平面镜的旋转
平面镜转α角， 反射光线转2α 。 两面角镜成像特性
2
出射光线转动角度 与入射方向无关
§4－4 棱镜和棱镜的展开
棱镜

折射棱镜 反射棱镜 反射棱镜
工作面：反射、折射面 棱：垂直于工作面的边
y
x
y
'
z x'
'
判断像坐标的方向
r
r
p
p
y
z x y’ z’ x’
y
x
z
y
x
z
y
x z
z’ x’
y’
确定像坐标
x
y
'
'
z
'
'
3
o
y
'
o
y
1
y
z
2
'
x
'
o
x
z
o
x
z
二、具有两个互相垂直的主截面的系统
转像规则：以前一个 棱镜的像作为下一个 棱镜的物，逐个判断 方向。