第四章 平面成像系统平面系统在光学系统中的作用平面镜成像反射棱镜平行平面板折射棱镜本章结束平面成像系统课件平面系统在光学系统中的作用改变光轴方向,便于观察和缩小仪器体积改变像的方向，变倒像为正像扩大仪器的传动比，提高测量精度扩大仪器的观察、测量范围合像、分像分光、分色结束返回平面成像系统课件第一节 平面镜成像一、平面镜的成像特性1。单面镜成像2。双面镜成像结束返回平面成像系统课件第二节反射棱镜一、反射棱镜的构成二、反射棱镜的分类三、反射棱镜的成像方向四、反射棱镜的展开结束返回平面成像系统课件第三节第三节 平行平板平行平板一、平行平板的成像特性平行平板的成像特性 二、平行平板对光线位移的计算平行平板对光线位移的计算 三、平行平板的等效空气层平行平板的等效空气层 四、举例举例返回平面成像系统课件第四节 折射棱镜和光楔折射棱镜和光楔一、 折射棱镜折射棱镜 二、光楔光楔 结束返回平面成像系统课件单面镜成像的特性物、像关于平面镜对称，物距等于像距 (图)平面镜所成像与物等大，成镜像 (图) 平面镜成完善像，属理想系统平面镜转动，将使出射光线方向改变2 (图1) (图2) 本页结束返回平面成像系统课件双面镜成像特性 像点的位置 反射像均位于以双面镜的相交轴线O为圆心、以OA为半径的圆周上。两次成像后的像点位置是以OA为始边，按反射顺序的方向旋转2圆周处。 (图) 出射光线的方向 出射光线相对于入射光线的偏转2 ，与入射角无关，只取决于双面镜之间的夹角。 (图)(3)两次反射成一致像本页结束返回平面成像系统课件反射棱镜的构成形状形状：将多个反射面做在同一块玻璃上的光学元件 棱镜的工作面棱镜的工作面：指光线与之相交的面；棱棱镜镜的的光光轴轴：指光学系统的光轴在棱镜内部所成的折线；棱棱：指工作面之间的交线； 主截面主截面：指垂直于棱的平面 本页结束返回图平面成像系统课件反射棱镜的类型反射棱镜的类型 简单棱镜 屋脊棱镜 复合棱镜 (4) 角锥棱镜本页结束返回平面成像系统课件只含有一个主截面的棱镜为简单棱镜 返回平面成像系统课件反射面被两个互相垂直的反射面取代的棱镜称作屋脊棱镜返回平面成像系统课件复合棱镜是将多个简单棱镜（或屋脊棱镜）组合在一起使用的棱镜组 返回图平面成像系统课件棱镜系统成像的物象坐标变化棱镜系统成像的物象坐标变化 沿着光轴的坐标轴（如图中的沿着光轴的坐标轴（如图中的z轴）经反射后仍轴）经反射后仍沿着光轴沿着光轴； 垂直于主截面的坐标轴（如图中的垂直于主截面的坐标轴（如图中的y轴）一般情轴）一般情况下保持与物坐标相同，但当遇有屋脊面时，况下保持与物坐标相同，但当遇有屋脊面时，每经过一个屋脊面反向一次；每经过一个屋脊面反向一次； 在主截面内的坐标轴（如图中的在主截面内的坐标轴（如图中的x轴）由棱镜的轴）由棱镜的反射次数决定其方向：奇次反射成镜像，右手反射次数决定其方向：奇次反射成镜像，右手系变左手系；偶次反射成一致像，右手系不变。系变左手系；偶次反射成一致像，右手系不变。在计数时，每一屋脊面被认为是两次反射。在计数时，每一屋脊面被认为是两次反射。本页结束返回图平面成像系统课件反射棱镜的等效作用与展开反射棱镜的等效作用与展开 作用作用 “拉直拉直”的光轴相当于经过一个平行平面板的光轴相当于经过一个平行平面板 方法方法 将棱镜展开来计算，展开的过程就是光轴经反将棱镜展开来计算，展开的过程就是光轴经反射面逐次成镜像的过程。射面逐次成镜像的过程。 结构常数结构常数 K=L/D L：展开后的平板厚度；：展开后的平板厚度；D：瞳光口径：瞳光口径 结束 图返回平面成像系统课件返回平面成像系统课件返回平面成像系统课件返回平面成像系统课件返回平面成像系统课件出射光线与入射光线平行 -无焦元件 返回平面成像系统课件平行平板对象点产生的轴向位移 返回平面成像系统课件等效空气层的概念 返回图平面成像系统课件返回等效空气层的作用等效空气层的作用平面成像系统课件例题例题为了正像的需要，在物镜与像面之间加为了正像的需要，在物镜与像面之间加入反射棱镜，计算时常将反射棱镜作为入反射棱镜，计算时常将反射棱镜作为平行平板处理。如图，已知物镜的像距平行平板处理。如图，已知物镜的像距为为 ，棱镜出射面到像面的距离，棱镜出射面到像面的距离 ，像面直径，像面直径 ，物镜直径，物镜直径 ，反射棱镜的结构常数，反射棱镜的结构常数 ，折射率，折射率 ，试求反射棱镜入射面的通光口径及该，试求反射棱镜入射面的通光口径及该面到物镜之间的距离面到物镜之间的距离。 平面成像系统课件解题思路解题思路第一步第一步 作光路图作光路图第二步第二步 根据光路建立几何关系，由条件，根据光路建立几何关系，由条件，棱镜的结构常数为棱镜的结构常数为1 1，表明口径与厚度相，表明口径与厚度相等。等。确定极值光线的入（出）射方向及高度，确定极值光线的入（出）射方向及高度，从而确定棱镜的通光口径。从而确定棱镜的通光口径。确定平行平板对象点的位移，确定像面确定平行平板对象点的位移，确定像面的位置变化的位置变化平面成像系统课件返回返回平面成像系统课件折射棱镜折射棱镜 光在棱镜中只有折射光在棱镜中只有折射没有反射的棱镜称作折射棱镜没有反射的棱镜称作折射棱镜 折射棱镜的偏转折射棱镜的偏转 折射棱镜的色散折射棱镜的色散结束 返回平面成像系统课件光楔光楔 顶角很小的折射棱镜称作顶角很小的折射棱镜称作光楔光楔 光楔的偏向角近轴计算式在小角度和小位移测量中的应用 （1）角度测微的工作原理 （2）位移测微的工作原理 结束返回平面成像系统课件出射光线对入射光线的夹角成偏向角出射光线对入射光线的夹角成偏向角当 I1=-I2 或 I1=-I2 时得最小偏向角返回平面成像系统课件当白光经过折射棱镜后，各种谱线将以不同的偏向角分散开来，形成光谱的色散 返回平面成像系统课件角度测微的工作原理 返回图图平面成像系统课件移动测微的工作原理 返回平面成像系统课件本章结束本章结束平面成像系统课件