反射棱镜的类型、成像方向判断、等效作用与展开

2011-01-20

                               反射棱镜的类型、成像方向判断、等效作用与展开

反射棱镜：将一个或多个反射面磨制在同一块玻璃上的光学元件。
作用：折转光路、转像、倒像和扫描等

一、名词解释

棱镜的光轴：棱镜光轴为折线。

光轴的折射次数 = 棱镜反射面数

棱：工作面间的交线。

主截面：垂直于棱线的平面。

光轴位于主截面内——光轴截面

二、反射棱镜的类型

四类：简单棱镜、屋脊棱镜、立方角锥棱镜和复合棱镜。

1.简单棱镜

1）一次反射棱镜

简单棱镜，在主截面内的坐标改变方向，垂直于主截面的坐标不改变方向，而O’Z’始终沿出射光轴方向。

?

2).二次反射棱镜（相当于一个双面镜）

其出射光线与入射光线的夹角取决于两反射面的夹角，像与物一致，不存在镜像。

．屋脊棱镜

．立方角锥棱镜

重要特性：光线以任意方向从底面入射，出射光线始终平行于入射光线。当棱镜绕其顶点旋转时，出射光线方向不变，仅产生一个位移。

4．棱镜的组合一复合棱镜

1）分光棱镜

4) 分色棱镜：主要用于彩色电视摄影机中。

）转像棱镜

主要特点：出射光轴与入射光轴平行，实现完全倒像，并能折叠很长的光路在棱镜中，可用于望远镜系统中实现倒像。

4）双像棱镜

三、棱镜系统的成像方向判断

判断原则：

1．O’Z’坐标轴和光轴的出射方向一致。

2．垂直于主截面的坐标轴o’y’视屋脊面的个数而定，如果有奇数个屋脊面，则其像坐标轴方向与物坐标轴oy方向相反；没有屋脊面或屋脊面个数为偶数，则像坐标轴方向与物坐标轴方向一致。

3．平行于主截面的坐标轴 o’x’的方向视反射面个数（屋脊面算二个反射面）而定。如果物坐标系为右手坐标系，当反射面个数为偶数时，O’X’坐标轴按右手坐标系确定；而当反射面个数为奇数时，O’X’坐标轴依左手坐标系确定。

四、反射棱镜的等效作用与展开

1、等效作用与展开方法：

棱镜的等效作用：平面镜+平行平板

棱镜展开方法：在棱镜上截面内，按反射面的顺序，以反射面与主截面的交线为轴，依次使上截面翻转180°，便可得到棱镜的等效平行平板。

2、棱镜等效平板厚度L的计算：

L＝KD

1）直角棱镜

对于一次反射的直角棱镜，其光轴长度和结构参数K

L＝D，K＝1

对于二次反射直角棱镜（如图3-21a所示）

L＝2D，K＝2

)道威棱镜

等效平行平板的厚度为（光轴不垂直于入射面和折射面）

3)五角棱镜由可知，其光轴长度和结构参数分别为

4）等腰棱镜设棱镜的顶角为β，

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

五角库脊棱镜的光轴长度：L= 3.414×1.237D=4.223D

半五角屋脊棱镜的光轴长度： L=1.707×1.237D=2.111D

斯密特库脊棱镜的光轴长度： L=2.414×1.259D=3.039D