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工程光学2008(第二章平面光学系统)

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双平面镜具有以下成像性质:
二次反射像与原物坐标系相同,成一致像
。 位于主截面(两平面镜的公共垂直面)内 的光线,不论入射光线方向如何,出射光 线的转角永远等于两平面镜夹角的两倍。
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三、平面镜的应用
1. 成像作用
M A' A M -f b) P
光线移动的距离随入射 角的不同而不同 同样也随平板的厚度不 同而变化

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如果是在近轴区,上式可以写为
1 z d i1 i1' d 1 i1 n

如果d、n是常数,因此 z 和 i 成正比。
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平行平面板的这一性质使它在测微机构的读数 系统中得到应用。
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四、平行平板的应用

1.如分划板、显微镜载物台上的载波片和盖玻片、 滤光片和滤色片、补偿平板及保护玻璃片等。
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四、平行平板的应用
2.平行平面板在测微机构的读数系统中得到应用 ---平板测微器
1 z d i1 i1 ' d 1 n
AF dtgI1'
tgI1' L' d 1 tgI 1
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tgI1' L' d 1 tgI 1


公式表明:ΔL′因不同的I1值不同而 不同。 即从具有不同入射角的各条光线经平 行平面板折射后,具有不同的轴向 位移量。
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2.双平面镜 的旋转效应

对于夹角为α的双平面镜系统 : α =0 时,像有无数个,分 布如右; α = π时,单平面镜 ,像有一个 ;α为任意角时 成像若干个。
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P
A
P
双平面镜的2θ 原则
I1 I1
O1
O2
I2 I2
q
N
β = 2θ
q
M
b
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sin I 1 n sin I 1'
n sin I 2 sin I 2 '

平板的两面是平行的
I 1' I 2
sin I 2 ' sin I1
I 2 ' I1 U ' U 2 1
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结论

1.平行平面板的出射光线BS′ 和入射光线 SA是平行,即不改变光线方向。

L1
P

2.光放大作用---光学杠杆
H H'
F' a

测杆
由于转角 α很小,此装置的位移量放大倍数为:
M AA f tg 2 2 f x atg a
AA atg 2
2f x Mx a
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3. 转折光轴:使光轴转到某一特定角以及缩小仪

物像关系 一致像:物为左(右)手系,像为左(右)手系。 其中,物像坐标方向完成相同的称为完全一致像。除光轴外, 其它两个坐标反向的称为倒的一致像。

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A
平面镜的成像性质
B
P
O
Q
实物成虚像
A’
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A’
P
Q
虚物成实像
A
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(一)单平面镜的成像特性

结论:同心光束经平行平面板后变 为非同心光束,成像是不完善的。 平行平面板的厚度d 愈大,成像不完 善程度也愈大。
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如入射光束孔径很小,即为近轴光束成像, 则因I1角很小,
1 l' d 1 n
因此,物点以近轴光经平行平面板成像是完
善的。
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器的体积。
出射光线不稳定
五角棱镜两反射面的夹角一定 则出射光线稳定
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§2-2 平行平板的成像
由两个相互平行的折射平面构成的光学
元件称为平行平面板。
常见的如:标尺、刻有标志的分划板、
补偿板、滤光镜、保护玻璃等等
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一、平行平面板的成像特性 应用折射定律
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三、侧向位移Z大小:
平行平面板的厚度为d,由 ΔABD和ABC得
Z AB sinI 1 I 1'
d AB cos I 1'
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d sin I1 I1 ' Z cos I1 ' cos I1 sin I1 d 1 2 2 n sin I1

成完善像。即:若入射光束为单心光束,出射光束也为单心 光束,一物点成唯一像点;

实物成虚像,虚物成实像。虚实相反。
物和像大小相等,正立,对称,反像。


凡一次镜面反射或奇次 镜面反射像被 称为镜像; 偶次反射成一致像。
镜像
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(二)平面镜的旋转效应
1.单平面镜的旋转效应
∠A’OA”=2。假设两者间的夹角为θ,入射 光线AO1经两个平面镜反射后,沿着O2B的方向射出 ,延长AO1和O2B相交于一点M,设入射和出射光线 间的夹角为β,由△O1O2M根据外角等于不相邻的两 个内角之和的关系 两平面镜的法线相交于一点N,由△O1O2N得 将以上关系代入上面β的公式,得到 以上关系和I角的大小无关。
通过分划板的刻线与A´A''重合,可测小角α 。
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§2-4 反射棱镜
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一、基本概念
定义:把多个反射面集成在同 一块光学材料上的光学元件。
2.平行平板不会使物体放大或缩小,对光束 既不发散也不会聚,表明它是一个无焦元件, 在光学系统中对光焦度无贡献。
3.物体经平板成正立像,物像始终位于平板的同侧,且虚实相反。
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二、光线在光轴方向上有一轴向 位移ΔL′大小:
设入射光线为同心光束并会聚于E 点(为虚物点)
L' BF FK d AFctgI1
第二章 平面光学系统
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§2-1 平面镜的成像性质
一、物像的坐标关系
P
y z
O
y' z'
O’
x
x'
食 指 大 代 拇 表 中 指 轴 指 代 代 表 表 轴 Y
Z
X 轴
Q
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物像坐标系:坐标关系符合左手的称为左手系 ; 坐标关系符合右手的称为右手系。
物像关系分类: 镜像:物为左(右)手系,像为右(左)手系. 其中:上下方向不变的称为正镜像。上下变化的为倒 镜像。
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