第9课反射棱镜概念与分类[优讲课堂]
3.3反射棱镜
A k 1 2 2.414 B'
D'
A' C
L 1 2D
B
26
例：图为一等腰直角棱镜 (n 1.5) 和两个薄透镜组
成的光学系统。棱镜直角边长为 60mm, f1 ' 200mm, f2 ' 100mm, 两透镜相距50mm．物高10mm，
距棱镜60mm，棱镜距L1为l00mm。求物体经系统后 所成的像的位置和大小。
工作面：入射面、出射面、反射面 棱：工作面的交线
主截面：垂直于棱的截面 （光轴截面：主截面与光轴重合）
棱镜光轴：光学系统的光轴在棱 镜中的部分，如ABC
C
光轴长度：棱镜光轴的几何长度；如
A
B
AB+BC
（一）简单棱镜 ——1个主截面，并与所有工作面垂直
1、一次反射棱镜 ★ 特点：具有1个反射面，成镜像。 ★ 类型1：入射面、出射面均与光轴垂直
60 L1
L2
60
100 50
例：图为一等腰直角棱镜 (n 1.5) 和两个薄透镜组
成的光学系统。棱镜直角边长为 60mm, f1 ' 200mm, f2 ' 100mm, 两透镜相距50mm．物高10mm，
距棱镜60mm，棱镜距L1为l00mm。求物体经系统后 所成的像的位置和大小。
60 L1
直角棱镜展开
L=D
D
L
一次反射时
k=1
L—棱镜的光轴长度， D—入射光束口径
21
D
L=2D
K=2
L
二次反射时， L—棱镜的光轴长度，D —入射光束口径
22
五角棱镜展开
L 2 2 D k 2 2 3.414
反射棱镜原理
反射棱镜原理
反射棱镜原理是一种光学原理，利用棱镜的表面折射和内部反射特性来使光线发生偏折和反射。
棱镜是由一系列平面或非平面的多边形面构成的光学元件。
在光线入射到棱镜表面时，根据折射定律，光线会发生折射现象，即光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向会发生改变。
不同类型的棱镜会根据其形状和材料的折射指数，使光线发生不同程度的折射。
当光线通过棱镜后，它们会在棱镜内部发生多次反射。
这是因为光线在从高折射率介质进入低折射率介质时，会发生总反射现象，即光线无法完全穿透介质界面，而是全部反射回高折射率介质。
这个过程被称为内部反射。
通过合理设计棱镜的形状和角度，可以实现光线的反射和偏折。
常见的反射棱镜有三角棱镜、正六棱镜、倒置棱镜等，它们都具有特定的工作原理和应用。
例如，在激光技术中，反射棱镜常用于激光束的偏转和分束。
总之，反射棱镜利用折射和内部反射的原理，能够使光线发生偏折和反射，为光学器件的设计和光路控制提供了重要的工具。
这种原理在光学、激光和通信等领域都有广泛的应用。
奥赛培训：棱镜、全反射讲稿
棱镜 全反射讲稿知识回顾 折射定律:什么是绝对折射率？怎样表示？ 什么是相对折射率？又怎样表示？这节课我们来学习折射定律的应用——棱镜和全反射 一、棱镜1、应用1，应用三棱镜测折射率例1、角A 叫三棱镜的顶角。
出射光线与入射光线方向夹角θ为光线偏向角。
光路如图。
思考：1、光线偏向角大小与哪些因素有关？有什么定量关系？2、满足什么条件光线偏向角取最值？是最大值还是最小值？怎样表示？3、三棱镜对光线的折射率怎样测定更方便？2、应用2拓展：阿米西色散棱镜组，两侧三棱镜的折射率相等，且小于中间三棱镜的折射率。
平行白光从另一侧出射时，光束在入射方向两侧对称地散开。
3、应用3：光楔顶角α很小的三棱镜称作光楔。
计算以入射角i 从一侧入射的光线经过光楔之后的偏转角θ。
提示：1、由于光楔顶角很小，可以由平行玻璃砖将一个面旋转一小角度得到。
2、回忆平行玻璃砖对入射光线方向有什么影响？3、对平行玻璃砖做了变形后，光线偏向角又怎么求呢？ 解：对平行玻璃砖有1sin sin n i i =将玻璃砖出射面转过一个小角度α，形成光楔，出射面上的入射角变为i 1-α。
折射角也发生变化i 2=i+di 。
di 是入射角引入小改变量di 1=-α而使折射角引起的改变量，22'A i i =+1212''i i i i θ=-+-11'i i A θ=+-111'2i i i Aθθ==-当时有最小值，则222'A 2i i i ==此时，则12sinsin 2sin sinAi n A i θ+==对1sin sin n i i =两边求导有 11cos cos n i di idi =111cos cos cos cos n i di n i di i iα==-故12cos cos n i i i di i iα=+=-折射角 折射光线与原法线夹角为i 2+α，则折射光线相对于原来出射光线的夹角为i-(i 2+α).112cos cos )()(1)cos cos n i n i i i i i i iθαααα=-+=--+=-偏向角（1cos n i ===(1)cos iθα=-偏向角例：如果一个物点到光楔的距离为S ，从光楔的另一侧观察，看到该物点位于何处？（该光楔折射率为n,顶角为α）解：物点P 发出两邻近光线，射到光楔AB 两点，由于光楔很薄，AB 两点又靠得很近，所以忽略了AB 两点间光楔厚度差。
关于棱镜的知识
关于棱镜的知识
在我们日常生活中，棱镜是一种常见的光学器件，具有许多有趣的特性和应用。
本文将介绍关于棱镜的知识，包括其结构、原理、种类和应用等方面的内容。
让我们来了解一下棱镜的结构。
棱镜通常由光学玻璃或其他透明材料制成，具有三个或更多个平面表面，这些表面被称为棱。
当光线通过棱镜时，会发生折射和反射现象，从而产生不同的光学效果。
接下来，我们来看一下棱镜的原理。
棱镜的工作原理基于光的折射和反射规律。
当光线从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，导致光线改变传播方向。
而当光线碰到棱镜的表面时，会发生反射现象，使光线改变传播方向。
根据棱镜的形状和功能，可以将其分为不同的种类。
常见的棱镜包括三棱镜、四棱镜、棱镜棱镜等。
每种类型的棱镜都具有特定的光学性质和用途，可以用于分光、偏振、色散等方面的实验和应用。
除了在实验室和科研领域中应用外，棱镜还有许多实际的应用价值。
例如，在光学仪器中，棱镜可以用来分离和合并光线，实现光的分光和合成。
在摄影和摄像领域，棱镜可以用来调节光线的入射角度和方向，实现不同的拍摄效果。
此外，棱镜还可以用于制作光学仪器、显微镜、望远镜等光学设备。
总的来说，棱镜作为一种重要的光学器件，具有广泛的应用领域和重要的科学研究价值。
通过深入了解棱镜的结构、原理、种类和应用，我们可以更好地理解光的行为规律和光学现象，进一步推动光学技术的发展和应用。
希望本文能够帮助读者对棱镜有更深入的了解，激发对光学科学的兴趣和探索。
全反射棱镜的基本工作原理
全反射棱镜是最常用的一种光学元件，它可以将光束聚焦，反射，或
将它们分离。
它也可以改变光的方向。
全反射棱镜的基本原理是将一
个光束反射到另一个光束的面上，从而构成另一个光束。
在光学领域，全反射棱镜是一种具有多种用途的光学元件，它可以用
来定向反射光，定向，聚焦或分割光束。
它也可以用于调整光束的大
小和形状。
它可以制作出直射，斜射，或分径光束等。
全反射棱镜的工作原理是通过将一个光束反射到另一个光束的偏折面上，来构成一个新的光束。
当光从一个平面面板反射并通过全反射棱
镜时，光束就会受到全反射棱镜的影响而发生曲折。
棱镜有很多种类，它们的形状和结构也不尽相同。
其中一种是完全反
射棱镜，它是一种用来反射光的光学元件。
根据它们的结构，它们可
以将一个光束反射到到另一个光束上，而不会受到任何损耗。
它可以
让光在对象和背景之间清晰可见，同时还可以控制光线的大小和形状。
全反射棱镜也可以用来准确定位和定向光束，在激光制造和检测，太
阳能发电，网络通信，照度测量，光学成像，准直器等仪器和仪表的
光学系统中有着重要的应用。
总之，全反射棱镜是一种重要的光学元件，其基本原理是将一个光束
反射到另一个光束的偏折面上，构成新的光束，用来定向，控制和聚
焦光束，它在光学仪器中有着重要的应用。
最新应用光学平面镜棱镜系统教学课件PPT教学讲义PPT
当平面镜旋转θ 角时，出射光线相对于原出射 光线将旋转2 θ 角，而且旋转的方向与镜的旋转 方向一致。
二、双平面镜的成像特性
✓θ
2θ
2θ
θ
济南大学物理学院 工程光学课件
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证明
✓θ
β=2θ
M1
2I1 2I2
I1 I2
2
I2 I2 θ
I1
I1
M2
I1I2/2
I1I2
与入射角无关 上式恒成立
济南大学物理学院 工程光学课件
D0.33a4
(n1.516)3
D
通光口径仅有原来的1/3
D 道威棱镜
为了在一定通光口径的 条件下，减小棱镜尺寸 两个棱镜同时使用。
济南大学物理学院 工程光学课件
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这样就组成了立方棱镜 D
D
立方棱镜的一个特点是棱镜尺寸小，通光口径大
立方棱镜的两反射面必须平行，且两反射面必须 镀膜。
立方棱镜只能工作在平行光路中
33
展开图为：
由图可求出展开长度
L AC FG D tan 600 D tan 300 4 3D
3
济南大学物理学院 工程光学课件
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4. 立方棱镜
直角棱镜的通光口径较大，但是当采用旋转棱镜 改变光轴方向时，此时通光口径就变小了，这样 进入光学系统的光能减少，影响成像质量。
如图所示
a
由几何分析可知：
对2002年3月至2003年12 月间在我院行超声乳化人 工晶体植入手术的415例 （453眼）患者，按照民族 不同分为治疗组（维吾尔、
哈萨克族）与对照组（汉 族），治疗组共227例239 眼，对照组188例214眼。
设备及参数设置
反射棱镜及其展开
M 1
M 2
位于与两平面反射镜交棱相垂直平面内的光线，不论它的入射光线方向如何，经两个平面反射镜各反射一次后的出射光线相对于入射光线的偏转角总是等于两平面反射镜夹角的它的偏转方向，则与反射面按反射次序由M 相同；
为了使两反射面之间的夹角不变，可将两个反射面做在同一块玻璃上，以代替一般的双平面反射镜组，这就构成了另一类常用的光学元件——反主截面
工作棱
五角棱镜及五角棱镜的展开
反射棱镜展开后是一块平行平板。
1
αβγ===121'
AC h h du =−=ACD ：111/'/CD AC u du u ==。
棱镜的原理、分类及用途
棱镜的原理、分类及⽤途推荐访问： 棱镜的⼀个显着特点是能够模仿作为⼀个平⾯镜系统，来模拟棱镜媒介中的光反射。
更换反射镜组件可能是最有⽤的棱镜应⽤，因为它们都折射或折叠光线和改变图像同位。
要实现类似单个棱镜的效果，通常需要使⽤多个反射镜。
因此，⽤⼀个棱镜来代替⼏个反射镜可减少潜在的校准错误，提⾼准确性和减少系统的规模和复杂性。
棱镜的发现 ⽜顿在1666年发现光的⾊散现象，⽽中国⼈在这⼀⽅⾯⼜领先于外国⼈。
中国⼈在公元10世纪，把经⽇光照射以后的天然透明晶体叫做“五光⽯”或“放光⽯”，认识到“就⽇照之，成五⾊如虹霓”。
这是世界上对光的⾊散现象的最早认识。
它表明⼈们已经对光的⾊散现象从神秘中解放出来，知道它是⼀种⾃然现象，这是对光的认识的⼀⼤进步。
⽐⽜顿通过三棱镜把⽇光分成七⾊，说明⽩光是由这七⾊光复合⽽成的认识早了七百年。
棱镜是透明材料制成的多⾯体，是重要的光学元件。
光线⼊射出射的平⾯叫侧⾯，与侧⾯垂直的平⾯叫主截⾯。
根据主截⾯的形状可分成三棱镜、直⾓棱镜、五⾓棱镜等。
三棱镜的主截⾯是三⾓形，有两个折射⾯，它们的夹⾓叫顶⾓，顶⾓所对的平⾯为底⾯。
根据折射定律光线经过三棱镜，将两次向底⾯偏折，出射光线与⼊射光线的夹⾓q叫做偏折⾓。
其⼤⼩由棱镜介质的折射率n和⼊射⾓i决定。
当i固定时，不同波长的光有不同的偏折⾓，在可见光中偏折⾓最⼤的是紫光，最⼩的是红光。
棱镜的作⽤ 1、常⽤数码设备：照相机、闭路电视、投影机、数码相机、数码摄录机、CCD镜头及各类光学设备。
2、科学技术：望远镜、显微镜、⽔准仪、指纹仪、枪械瞄准镜、太阳能转换器及各类测量仪器。
3、医疗仪器：膀胱镜、胃镜及各类激光治疗设备。
现代⽣活中，棱镜被⼴泛应⽤于数码设备、科学技术、医学仪器等领域。
⼀些光学实验也离不开棱镜。
消费者可以去当地光学仪器销售点进⾏购买。
当然，在互联⽹经济飞速发展的今天，我们也可以通过⽹络购物来买到所需要的东...查看全⽂与棱镜的发现|作⽤|制备相关⽂章棱镜的发现|作⽤|制备棱镜的分类棱镜的分类推荐访问： 棱镜共有四种主要类型：⾊散棱镜、偏转或反射棱镜、旋转棱镜和偏移棱镜。
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课资讲解
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屋脊棱镜的平面表示方法
直角屋脊棱镜
斯密特屋脊棱镜
课资讲解
26
课资讲解
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（三）立方角锥棱镜
由立方体切下一 个角而形成的。
课资讲解
28
角锥棱镜特点
1、三个反射工作 面相互垂直，底 面是一等腰三角 形，为棱镜的入 射面和出射面。
特点：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。
课资讲解
11
y
o
x z
o
x' z' y'
y
o
x z
1．与光轴一致的坐标轴 2．垂直于主截面的坐标轴:视屋 脊面的个数而定，奇变偶不变。
道威棱镜
课资讲解
y' z'
o
x'
3．平行于主截面的 坐标轴 ：视反射面个 数而定（屋脊面算二 个反射面），奇变偶 不变
课资讲解
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• 三次反射棱镜
y
x z
x′ z′ y′
斯密特棱镜
课资讲解
其特点是： 光路在棱镜 中的光路很 长，可以折 叠光路，使 仪器紧凑。 入射光线与 出射光线之 间的夹角为 45°
24
（二）屋脊棱镜
用两个互相垂直的反射面代替某一反射面，以在不增加棱 镜的情况下获取一致像（但增加了一次反射）。
12
周 视 瞄 准 仪
1．与光轴一致的坐标轴 2．垂直于主截面的坐标轴: 视屋脊面的个数而定，奇 变偶不变。 3．平行于主截面的坐标 轴 ：视反射面个数而定 （屋脊面算二个反射面）， 奇变偶不变
直角棱镜在水平面内 以w旋转， 道威棱镜以w同向旋转， 可保证观察点不变
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13
￥2,060.21
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课资讲解
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课资讲解
37
别汉棱镜
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课资讲解
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课资讲解
40
• 4）双像棱镜 • 5)阿贝棱镜
课资讲解
41
（五）棱镜的代号
课资讲解
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课资讲解
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课资讲解
44
直角棱镜
斯密特棱镜
达夫棱镜
五角棱镜
课资讲解
1
课资讲解
2
3.3、反射棱镜
一、相关概念、名词术语 1、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。 • 整体结构 • 原理：全反射、折射 • 作用： 转折光路、缩小仪器体积 转像、倒像、便于观察 保护反射面不受污染 便于安装、调试
课资讲解
3
一、相关概念、名词术语
课资讲解
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2、当光线以任 意方向从底面 入射，经过三 个直角面依次 反射后，出射 光线始终平行 于入射光线。
课资讲解
30
3、当角锥棱镜 绕其顶点旋转时， 出射方向不变仅 产生一个平移。
应用：与激光测 距仪配合测距
课资讲解
31
激光测距
课资讲解
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（四）棱镜的组合一复合棱镜
注意：主截面的情况；组合方式
1、分光棱镜
半透半反； 胶合； 两束光光强相等 （光程相等） 应用：干涉仪
课资讲解
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2) 分色棱镜： 主要用于彩色电视摄影机中。
课资讲解
34
3）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。
• 多截面——简单棱镜组合 • 倒像——望远系统——相同手系 • 折叠光路
2、棱镜的光轴： 棱镜光轴为折线，是光学系统的光轴
在棱镜中的部分。一般是垂直于入射面入 射的光线的轨迹。
• 一般：光轴转折次数等于棱镜反射面个数。 • 特殊：屋脊棱镜
课资讲解
4
光轴长度: L＝KD， K为棱镜的结构常数， D为通光口径
C
ABC---棱镜光轴
A B
光轴：光学
系统的光轴在 棱镜中的部分
课资讲解
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2、二次反射棱镜
• 5）斜方棱镜（α=180，β=360）多用于双 目仪器中平移光轴，调整目距
课资讲解
21
课资凑；镜像。 • 例如， 1）斯密特棱镜：在显微镜中使用；为成一致
像，可以改造为屋脊棱镜。 2）列曼棱镜与列曼屋脊棱镜（图3-31）： 用于潜望镜中
课资讲解
10
1）直角棱镜：光轴转折90度 2）等腰棱镜：光轴转折任意角度，可根据需要进行设计（选择反 射面的位置）
3）道威棱镜：光轴在进入棱镜前后不变向（注意坐标系的变化） 入射面、出射面与光轴不垂直：要求平行光路（平行于反射面) 旋转特性：（θ=2α）当其旋转α角时，反射像旋转2α，用于周视瞄 准仪中
光轴长度：
棱镜光轴的几 何长度；
AB+BC= 棱镜光轴长度
课资讲解
5
一、相关概念、名词术语
3、工作面：两个折射面 （入射面、出射面）和 若干个反射面
4、非工作面：光投射不 到的表面
5、 棱：工作面间的交线。 边：非工作面的交线
课资讲解
6
一、相关概念、名词术语
6、主截面：由光轴确定的 垂直于棱线的平面。光轴 位于主截面内——光轴截 面：入射光轴截面、出射 光轴截面
￥1,093.58 -￥2,014.08
课资讲解
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￥488.84 -￥3,271.51
课资讲解
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2、二次反射棱镜 （相当于双面镜）
课资讲解
16
2、二次反射棱镜
1）半五角棱镜（α=22.5，β=45） 2）30直角棱镜（α=30，β=60） 以上两种多用于显微镜的转像系统
课资讲解
17
2、二次反射棱镜
• 3）五角棱镜（α=45， β=90）：将其对剖即 得半五角棱镜；多用 于取代平面镜或一次 反射直角棱镜，成一 致像，光路转折90
课资讲解
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• 单价: • ￥1,315.02
课资讲解
19
2、二次反射棱镜
• 4）直角棱镜（α=90， β=180）：
• 注意区别于一次反射直 角棱镜（入射面不同）； 多用于转像系统。
复杂棱镜存在多个主截面
课资讲解
7
光轴
工作面 棱
主截面
光轴截面
课资讲解
8
二、反射棱镜的类型
反射棱镜
简单棱镜 屋脊棱镜
一次反射 多次反射
立方角锥棱镜 复合棱镜
分光棱镜 转像棱镜 分色棱镜 双像棱镜
课资讲解
9
（一）简单棱镜
只有一个主截面，所有工作面与其垂直。
•1、一次反射棱镜：使物体成镜像，与 单平面反射镜对应