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反射棱鏡的類型、成像方向判斷、等效作用與展開

2011-01-20

                               反射棱鏡的類型、成像方向判斷、等效作用與展開

反射棱鏡：將一個或多個反射面磨制在同一塊玻璃上的光學(xué)元件。
作用：折轉(zhuǎn)光路、轉(zhuǎn)像、倒像和掃描等

一、名詞解釋

棱鏡的光軸：棱鏡光軸為折線。

光軸的折射次數(shù) = 棱鏡反射面數(shù)

棱：工作面間的交線。

主截面：垂直于棱線的平面。

光軸位于主截面內(nèi)——光軸截面

二、反射棱鏡的類型

四類：簡單棱鏡、屋脊棱鏡、立方角錐棱鏡和復(fù)合棱鏡。

1.簡單棱鏡

1）一次反射棱鏡

簡單棱鏡，在主截面內(nèi)的坐標(biāo)改變方向，垂直于主截面的坐標(biāo)不改變方向，而O’Z’始終沿出射光軸方向。

?

2).二次反射棱鏡（相當(dāng)于一個雙面鏡）

其出射光線與入射光線的夾角取決于兩反射面的夾角，像與物一致，不存在鏡像。

．屋脊棱鏡

．立方角錐棱鏡

重要特性：光線以任意方向從底面入射，出射光線始終平行于入射光線。當(dāng)棱鏡繞其頂點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時，出射光線方向不變，僅產(chǎn)生一個位移。

4．棱鏡的組合一復(fù)合棱鏡

1）分光棱鏡

4) 分色棱鏡：主要用于彩色電視攝影機(jī)中。

）轉(zhuǎn)像棱鏡

主要特點(diǎn)：出射光軸與入射光軸平行，實現(xiàn)完全倒像，并能折疊很長的光路在棱鏡中，可用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中實現(xiàn)倒像。

4）雙像棱鏡

三、棱鏡系統(tǒng)的成像方向判斷

判斷原則：

1．O’Z’坐標(biāo)軸和光軸的出射方向一致。

2．垂直于主截面的坐標(biāo)軸o’y’視屋脊面的個數(shù)而定，如果有奇數(shù)個屋脊面，則其像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸oy方向相反；沒有屋脊面或屋脊面?zhèn)€數(shù)為偶數(shù)，則像坐標(biāo)軸方向與物坐標(biāo)軸方向一致。

3．平行于主截面的坐標(biāo)軸 o’x’的方向視反射面?zhèn)€數(shù)（屋脊面算二個反射面）而定。如果物坐標(biāo)系為右手坐標(biāo)系，當(dāng)反射面?zhèn)€數(shù)為偶數(shù)時，O’X’坐標(biāo)軸按右手坐標(biāo)系確定；而當(dāng)反射面?zhèn)€數(shù)為奇數(shù)時，O’X’坐標(biāo)軸依左手坐標(biāo)系確定。

四、反射棱鏡的等效作用與展開

1、等效作用與展開方法：

棱鏡的等效作用：平面鏡+平行平板

棱鏡展開方法：在棱鏡上截面內(nèi)，按反射面的順序，以反射面與主截面的交線為軸，依次使上截面翻轉(zhuǎn)180°，便可得到棱鏡的等效平行平板。

2、棱鏡等效平板厚度L的計算：

L＝KD

1）直角棱鏡

對于一次反射的直角棱鏡，其光軸長度和結(jié)構(gòu)參數(shù)K

L＝D，K＝1

對于二次反射直角棱鏡（如圖3-21a所示）

L＝2D，K＝2

)道威棱鏡

等效平行平板的厚度為（光軸不垂直于入射面和折射面）

3)五角棱鏡由可知，其光軸長度和結(jié)構(gòu)參數(shù)分別為

4）等腰棱鏡設(shè)棱鏡的頂角為β，

L=D tgα=D ctg（β/2），K＝ ctg(β／2）。
5)半五角棱鏡

五角庫脊棱鏡的光軸長度：L= 3.414×1.237D=4.223D

半五角屋脊棱鏡的光軸長度： L=1.707×1.237D=2.111D

斯密特庫脊棱鏡的光軸長度： L=2.414×1.259D=3.039D