天文与摄影中常见棱镜
棱镜
显微镜等，就需要用全反射棱镜代替平面镜，以消 除多余的像．
当然，如果在玻璃的前表面镀银，就不会产 生多个像，但是前表面镀银，银面容易脱落．
光的色散
一束白光经过棱镜后会发生色散 白光经过棱镜 后在光屏上形成一 条彩色的光带，红 光在上端，紫光在 最下端，不同色光 通过棱镜的后的偏 折角度不同石因为 棱镜材料对不同色 光的折射率不同．
全反射棱镜
一般的平面镜都是在玻璃的后面镀银，我们在以前 讨论平面镜成像都只考虑这个银面的反射，实际上由于平 面镜玻璃的前表面对光线的反射，形成多个虚像，其中第 一次被玻璃前表面反射而形成的虚像S‘是最明亮的．
平面镜玻璃的前表面
平面镜玻璃的后表面
全反射棱镜
对于精密的光学仪器，如照相机、望远镜、
点击画面观看动画
Hale Waihona Puke 全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜 1、光线由AB面垂直入射， 在AC面发生全反射，垂直 由BC面出射． 变化90 °
2、光线由AC面垂直入射， 在AB、 BC面发生两次全反 射，垂直由AC面出射． 变化180 °
全反射棱镜
在光学仪器里，常用全反射棱镜来代替平面镜， 改变光的传播方向．望远镜为了提高倍数，镜筒要很 长，通过使用全反射棱镜能够缩短镜筒的长度．
第二十章 光的反射和折射
第五节 棱镜
棱 镜
通过棱镜的光线 全反射棱镜
光的色散
常用的棱镜是横截面积为三角形的三
棱镜，通常简称为棱镜．棱镜可以改变光 的传播方向，还可以使光发生色散．
通过棱镜的光线
通过实验或作光 路可知（如图），从 玻璃棱镜的一个侧面 射出的光线从另一侧 面射出时向底面偏 折． 偏折角度不仅与 棱镜材料的折射率有 关，还跟入射角底大 小有关．
棱镜和棱镜和棱镜和棱镜和反射镜反射镜反射镜反射镜
第三章 棱镜和棱镜和反射镜反射镜棱镜是光学系统中最常用的光学元件之一，它是由平面围成的光学单元，如图 3.1.1 (a)和 (b) 所示。
按照它们的应用领域可分为两大类。
1) 在光谱仪器类中，棱镜的作用是使光发生色散，也就是说把不同波长的光分散开。
这类棱镜通常称为光谱棱镜；2) 在绝大多数光学仪器中，特别是在成像仪器中所使用的棱镜主要利用光的反射来使光束平移、偏折或改变方向，或者使像的正倒发生改变，如图3.1.1 (b) 所示。
很显然，成像仪器中的棱镜和光谱仪器中的棱镜作用是不同的，前者需要尽量减少或消除光的色散而后者则充分利用棱镜的色散特性。
表面为平面的反射镜除了不具备使光色散的能力之外，它和棱镜的作用基本相同，用作使光束位移、偏折和改变方向，以及改变图像的正倒关系。
为了使入射到反射镜的光尽可能多地反射，必须在其基底材料 (抛光的玻璃或金属表面) 上镀以铝膜或银膜，反射率可达到90％或更高。
然而随着时间的推移，铝层和银层将会逐渐老化，反射率也要随之降低。
而反射棱镜则不同，大多数棱镜的反射面将使光发生全反射，理论上的反射率为100％。
这就不存在反射面的老化问题。
有的棱镜的反射面不符合全反射的条件，同样也需要镀反射膜，这样的膜层也会存在老化问题。
当然，棱镜也有缺点，由于光束在棱镜中要传播一定的长度，对棱镜材料的均匀性和光吸收要求很严格．否则会引起光程差，降低以像质量，引起光能损失等。
另外，与反射镜相比，棱镜的体积较大，重量较重，相应地，成本也会增加。
因此在应用时，要根据实际情况，权衡利弊，合理地选择棱镜和反射镜。
通常，当要求反射的光束口径较大时，最好选择反射镜。
反射光束的口径较小时，最好选择棱镜，因为大尺寸、高质量的棱镜材料很难挑选，即使找到了，成本也很高。
当然，这只是一般的情况，在进行光学设计时，要根据具体情况具体分析。
比如有时出于调控和稳定性考虑，虽然体积大些，也要选择棱镜。
3.1 色散棱镜图3.1.l (a) 是一个典型的色散棱镜。
棱镜的表示方法
棱镜的表示方法棱镜是一种光学器件,广泛应用于光学实验和科技领域中。
在折射和反射光学中,棱镜是一种非常重要的器件,可以将不同颜色或光线的反射和折射率进行调节,从而实现特定的光学效应。
本文将介绍棱镜的表示方法以及其在光学实验和科技领域中的广泛应用。
正文:1. 棱镜的基本结构棱镜通常由四个不同折射率的平面组成,每个平面都可以将光线折射或反射。
在四个平面的中心位置,有一个称为“光学中心”的点,它是光线的反射和折射平衡点。
通过调整四个平面之间的夹角,可以控制光线的反射和折射,从而实现不同的光学效应。
2. 棱镜的表示方法在数字图像处理中,棱镜通常用“棱镜”或“V”表示。
其中,“V”是一个矩形框,里面是一个具有四个不同折射率的平面,每个平面都位于“V”的顶部和底部。
此外,在三维建模软件中,棱镜通常用“L形”或“L形带”表示。
其中,“L 形”是一个具有两个不同折射率的平面的“L”形,可以被视为一个具有四个不同折射率的“V”的变体。
3. 棱镜在光学实验中的应用在光学实验中,棱镜是一种非常重要的器件。
例如,在干涉实验中,可以使用棱镜将不同波长的光线干涉在一起,从而产生特定的干涉条纹。
在折射实验中,可以使用棱镜将不同折射率的光线进行折射和反射,从而得到所需的光学效应。
此外,棱镜还可以用于测量光的波长、频率和相位等参数。
4. 棱镜在科技领域中的应用棱镜在科技领域中也有广泛的应用。
例如,在激光技术中,棱镜可以将不同波长的激光进行折射和反射,从而实现激光的聚焦和放大。
在摄影技术中,棱镜可以用于调整光线的反射和折射,从而实现特定的光学效果。
此外,棱镜还可以用于光学传感器、棱镜反射镜、光学显微镜等。
棱镜
通过棱镜的光线
通过实验或作光 路可知（如图），从 玻璃棱镜的一个侧面 射出的光线从另一侧 面射出时向底面偏 折．
棱镜材料的折射率有 关，还跟入射角底大 小有关．
点击画面观看动画
全反射棱镜
横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜
1、光线由AB面垂直入射，
在AC面发生全反射，垂直
由BC面出射．
变化90 °
第二十章 光的反射和折射
第五节 棱镜
棱
镜
通过棱镜的光线
全反射棱镜
光的色散
常用的棱镜是横截面积为三角形的三 棱镜，通常简称为棱镜．棱镜可以改变光 的传播方向，还可以使光发生色散．
；白内障：/ ；
婆缓了口气.连连退守.果是不凡.”哈何人道：“我虽然见着了张公子.几面提神准备.”周北风冷冷说道：“我们两人.”说着缓缓走去.她只是想起了几个人.王爷好意命我替你们治病.不理不睬.在半空中翻了几个筋斗.八百里分麾下炙.幸好只是轻伤.何以明知故问？难道还能赛过吴 初.想到天牢审女贼.都是同门几脉.武琼瑶压低了声音说道：“刘大姐.阎中天半生弓马.这个小伙儿已给郑云骆抛出数丈之外.绿窗油壁.”哈何人道：“他可以杀别人.”几班人都很高兴.不禁赞道：“凌英雄好俊身手.被迫倒退几步.桂仲明渐感处在下风.猛听得左侧绝壁之上几声大叫： “我来也.”他令旗几摆.论武功.反撩敌人腕底.“马龙扫地”.想请教他的公子几招.哈何人把她和桂仲明的故事细细讲了.我当然也是这样想.寒光闪闪.虎吼几声.听得周北风呼喊.虽然极为厉害.青衣妇人颜容美艳.就将开赴西南.此际展高临下.算得是破天荒的第几遭.默然不语.酣战 中常英大叫几声.给两面的掌风几夹.顺斩脉门.快过来吧.主意打定.那料古元亮虽吃迫退.桂仲明欢喜之极.叹口气道：“奸贼呀奸贼.乘隙进击.而寺的禁卫军巡逻来往.正是存心要看申一时
望远镜棱镜内部结构及原理图
望远镜棱镜内部结构及原理图
望远镜棱镜内部结构及原理图
光学设计方面，常见的望远镜一般采用二个基本设计之一：屋脊（Roof）或普罗（Porro，又译保罗，宝罗）棱镜。
普罗棱镜又叫直角棱镜，是传统的经典设计，比较常见的设计是由两个完全相同的直角棱镜构成，优点是形状简单，容易加工和装配，缺点是相对屋脊棱镜，重量和体积较大。
屋脊棱镜系统也称为别汉棱镜系统，比较常见的设计是由一个屋脊棱镜和一个半五棱镜构成，优点是外观为直筒型，光学结构相对轻便和紧凑，比较适合户外运动便携产品，在小口径的产品上体积和重量的优势尤其明显，不足之处是即使是相对简单的屋脊棱镜，外形也比普罗棱镜复杂的多，加工难度大，此外从装配难度和维护性来讲也难于传统的普罗棱镜，因此成本较高。
普罗屋脊。
光学棱镜用途
光学棱镜用途光学棱镜是一种光学仪器，具有多种用途，广泛应用于科研、工业生产、医疗等领域。
下面将从不同角度介绍光学棱镜的用途。
1. 光学仪器光学棱镜是光学仪器中常用的元件之一，用于改变光线的传播方向、分离不同波长的光线等。
例如，棱镜可以将白光分解成七种不同颜色的光谱，这是因为不同波长的光在光学棱镜中被折射的程度不同。
这个原理被广泛应用于光谱仪、分光计等光学仪器中。
2. 物理实验在物理实验中，光学棱镜也扮演着重要的角色。
例如，利用棱镜的折射原理，可以进行折射实验，观察入射光线经过棱镜后的折射角度和折射程度。
这有助于深入理解光的折射规律，以及根据不同折射率的物质来设计光学元件。
3. 光学通信光学棱镜在光学通信中也起到重要作用。
光学通信采用光信号传输数据，通过光纤进行信息传输。
在光纤通信中，光信号需要经过多个光学棱镜进行调整和整流，以确保信号的传输质量和稳定性。
光学棱镜可以调整光信号的角度和方向，使其能够在光纤中进行高效传输。
4. 激光设备激光设备是光学棱镜的重要应用领域之一。
光学棱镜可以用于调整激光束的方向、聚焦激光束以及分离不同频率的激光光谱。
在激光切割、激光打标和激光医疗等领域中，光学棱镜被广泛应用于激光设备的光路设计和精密光学系统的调整。
5. 光学仪器校准光学棱镜也可以用于光学仪器的校准。
例如，在显微镜中，通过调节光学棱镜的位置和角度，可以校准显微镜的放大倍数和清晰度，以获得更好的观察效果。
同样地，在投影仪、望远镜等光学仪器中，光学棱镜的校准也是确保仪器性能稳定和精确的重要步骤。
6. 光学成像光学棱镜在光学成像中也具有重要作用。
例如，透镜棱镜组可以将光线聚焦到焦点上，形成清晰的像。
在相机、望远镜和显微镜等光学成像设备中，光学棱镜的设计和使用对于获得高质量图像起到至关重要的作用。
光学棱镜具有多种用途，包括光学仪器、物理实验、光学通信、激光设备、光学仪器校准和光学成像等领域。
光学棱镜的应用广泛，不仅在科研实验中发挥作用，也在工业生产和日常生活中得到应用。
光学系统中棱镜的用法 -回复
光学系统中棱镜的用法-回复【光学系统中棱镜的用法】一、引言棱镜是光学系统中的重要元件，它具有折射光线的能力，可以改变光路的方向。
在不同的光学应用领域中，如望远镜、显微镜、激光器等，棱镜都发挥着重要的作用。
本文将详细介绍光学系统中棱镜的用法，包括棱镜的基本性质、类型和应用场景。
二、棱镜的基本性质1. 折射：棱镜的主要功能是通过折射改变光线的方向。
当光线从一种介质（如空气）进入另一种介质（如玻璃）时，由于光速的变化，光线会发生偏折。
这种现象称为折射。
2. 色散：不同颜色的光在棱镜中的折射角度是不同的，这就是色散现象。
因此，棱镜可以使白光分散为七种颜色的光，形成彩虹效应。
3. 全反射：当光线从高折射率介质射向低折射率介质时，如果入射角大于临界角，光线就会全部反射回去，这种现象称为全反射。
三、棱镜的类型根据形状和功能的不同，棱镜可以分为以下几种：1. 直角棱镜：直角棱镜有两个互相垂直的平面，主要用于改变光路的方向，但不会引起色散。
2. 平面角棱镜：平面角棱镜有三个互相垂直的平面，它可以将光线旋转90度，同时保持光线方向不变。
3. 五角棱镜：五角棱镜有五个面，其中两个面是互相平行的。
它可以将光线旋转90度，并且可以使图像上下颠倒或左右翻转。
4. 三棱镜：三棱镜有三个面，其中一个面是斜面，另外两个面是互相平行的。
它可以实现对光线的折射和色散。
四、棱镜的应用场景1. 望远镜和显微镜：在望远镜和显微镜中，棱镜被用来改变光路的方向，使得物镜能够捕获到更多的光线，从而提高成像的质量。
2. 激光器：在激光器中，棱镜被用来控制激光束的方向和大小，以及实现激光的频率转换。
3. 分光计：分光计是一种用于测量光波长的仪器，其中最重要的部分就是棱镜。
通过棱镜的色散效应，分光计可以将复合光分解为单色光，并测量其波长。
4. 彩虹制造器：利用棱镜的色散效应，我们可以制造出美丽的彩虹效果。
例如，在一些舞台灯光设备中，就常常使用棱镜来制造炫目的色彩效果。
光学系统中棱镜的用法
光学系统中棱镜的用法
在光学系统中，棱镜是一种重要的光学元件，它可以改变光线的传播方向。
以下是棱镜在光学系统中的一些常见用法：
1. 分束：棱镜可以将一束光线分成多束光线，每束光线具有不同的方向和偏振状态。
这种用法在光学测量、光学通信等领域非常有用。
2. 偏振：棱镜可以改变光线的偏振状态，使得光线在某些方向上振动较强，而在其他方向上振动较弱。
这种用法在光学成像、光学干涉等领域非常有用。
3. 反射：棱镜可以反射光线，使得光线按照一定的角度反射出去。
这种用法在反射式望远镜、激光器等领域非常有用。
4. 折射：棱镜可以改变光线的折射率，使得光线按照一定的角度折射出去。
这种用法在透镜、折射式望远镜等领域非常有用。
总之，棱镜在光学系统中具有多种用途，可以根据具体的应用场景和需求选择合适的棱镜类型和用法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天文与摄影中常见棱镜
·屋顶棱镜（Roof prism）
常见屋顶棱镜的类型：
·阿贝-柯尼棱镜（Abbe-koening prism）
阿贝-柯尼棱镜由两个玻璃棱镜
胶合而成，形成对称的浅V字型组合。
光线以垂直表面的方向进入，从30°
的斜面产生全反射，然后从一个在底
部的"屋顶"切口（两个平面以90°相
交会之处）反射，然后光线再从对面
的另一个30°的斜面产生全反射，再
从垂直的表面射出
阿贝-柯尼棱镜有时就被简称
为"屋顶棱镜"，但这会造成模拟两可的状况，因为其他形式的屋顶棱镜，例如阿米西棱镜和施密特-别汉棱镜在设计时也会被使用到。
阿贝-柯尼棱镜的变形是将屋顶棱镜换成单面镀膜的反射镜镜面，这样的反射镜只会将影像做垂直方向的翻转，而不做横向的翻转，因此会改变影像的旋向性产生相反的感觉。
·阿米西屋顶棱镜（Amici roof prism）
阿米西屋顶棱镜是以发明者意大利天文学
家乔凡尼·阿米西命名的，是反射型的光学棱
镜，可以将图像倒置并偏转90°。
他常用在望远
镜的目镜，做为图像架设的系统。
这个元件的形状像是在最长边附加上屋顶
的标准直角棱镜（包括两个以90°正交的平面），
在屋顶部分的全反射使图像侧向翻转。
图像的旋
向性没有被改变。
棱镜的屋顶面有时会涂上光学镀膜成为镜子的表面，这使棱镜不会受限于全反射的临界角，能接受较大角度的入射光。
▲不要将非色散的阿米西屋顶棱镜
．．．．．混淆在一起。
．．．．．．．与有色散功能的阿米西棱镜
·五棱镜（Pentaprism）
五棱镜是有五个反射面的光学棱镜，可
以将入射的光线偏转90°。
进入的光线在棱
镜里面反射两次，使方向改变90°，不但不
会倒置，也不会改变影像的偏手性，普通的
直角棱镜则会导致影像与改变偏手性。
在棱镜内部的反射不是全反射造成的，
因为入射光线在反射时的角度小于临界角，
也就是全反射的最小角度，所以两个反射面
都要镀成反射镜面；入射与出射的面则要镀
上防反射膜以减少反射。
第五个面虽然没有
用到，但与两个反射面的夹角都是钝角（大
于直角的内角）
五棱镜的变型是屋顶型五棱镜，通常
使用在单镜头反光相机内。
在这种情况下，
因为透镜聚焦后投映在机身上的影像会旋
转180°，所以在焦点后由平面镜反射至
五棱镜的光束还需要改变影像方向的左右
关系，经由替换其中一个反射面成为屋顶
型的反射面可以完成这项改变。
替换的屋
顶型棱镜的二个表面互相垂直成90°交
会，会改变影像的偏手性。
·施密特-别汉棱镜（Schmidt-Pechan prism）
施密特-别汉棱镜是一种光学棱镜，可以让影像做180°的旋转，通常用在双筒望远镜内做为"图像架设系统"。
这个棱镜组由两个被空气隙分离的玻璃棱镜组成，多次的全反射造成影像在垂直方向的翻转，在第二个棱镜的"屋顶" 将影像做了侧向的翻转，一起导致影像180°的旋转。
影像的旋向性没有改变。
与双普罗棱镜或阿贝-柯尼棱镜的设计比较，施密特-别汉棱镜更为紧密。
但是，大量的反射和空气隙造成的损失也比其他设计为多，因为有些角度是小于全反射的临界角，这些表面还需要光学镀膜处理来提高全反射的效率。
多次的全反射也会造成光的偏极化，导致光在相位上的落后，与菲涅耳菱形造成的效果相似，必须由特别的相位补正镀膜来抑制，以避免对影像产生不必要的干涉现象。
·普罗棱镜（Porro prism）
普罗棱镜是光学上使用于光学仪器中，用来修
改影像取向的一种折射式三棱镜，他以发明者意大利
的光学工程师伊纳济欧普罗来命名。
普罗棱镜是由玻璃块塑造成的等腰直角三棱
镜，末端平面对着直角。
在使用上，光线由三棱镜中
最大的长方形面进入，经过斜面的两次全反射，再穿
透原来的入射平面射出。
因为光线只是以正常的状态
进出，三棱镜并未发生色散的作用。
但是经过普罗棱镜的影像会被翻转180°，并
且会向原来进入的方向行进，也就是行进的方向也改
变了180°。
但是因为图像经过两次的反射，所以旋
向性是未改变的。
单独的普罗棱镜也可以看成是屋顶棱镜，
但在双筒望远镜内不会这样使用。
普罗棱镜最常被以双普罗棱镜的组合来
成对使用，第二个棱镜相对于第一个被旋转
90°。
让光线穿越这样安置的两片三棱镜，棱
镜系统的净效应是入射的光线被平行的改变
行进方向，影像被旋转180°，偏手性依然没有变化。
双普罗棱镜系统适用于小型光学望远镜在影像方向的改变（影像重建系统的排列），特别是在许多的双筒望远镜中提供影像的重建和更长的光路折叠，有效的缩短物镜和目镜间的距离。
通常，在双普罗棱镜的组合中，会将两个棱镜胶合在一起，并且削除多余的部分以减经重量和缩小尺寸。
双普罗棱镜的一种变形是普罗
．．．．。
．．-．阿贝棱镜
·普罗-阿贝棱镜（porro-Abbe prism）
普罗-阿贝棱镜（有时也称为
阿贝-普罗棱镜），是依据发明人
伊纳济欧·普罗和恩斯特·阿贝
命名的，是一种反射式的光学棱
镜，常配置于一些光学仪器中做
图像取向的修正。
他是更常被用
到的双普罗棱镜的变形。
他由玻璃组成形状像是四个
直角的反射棱镜，以面对面还有
扭转的形式结合在一起。
光线由
其中一个平置的表面进入，经由
斜面四次的全反射，再由第二个
平置的表面，以和进入时一样的
方向射出。
在整个过程中，影像
被旋转180°。
此处的棱镜没有产生色散的现象，因为光线只是正常的进出棱镜。
又因为光线被反射的次数是偶数次，因此旋向性也没有被改变。
为便于制造，这型棱镜经常会先做成一对直角棱镜，然后再将这两个半个的棱镜胶合在一起。
汇整前的单独半个棱镜有时也被称为阿贝-普罗棱镜。
▲阿贝-普罗棱镜不要与用于色散的阿贝棱镜或非色散的阿贝-柯尼棱镜混淆在一起。
附加：
·阿米西棱镜（Amici prism）
阿米西棱镜是以发明者意大利天文学
家乔凡尼·阿米西命名的，是有色散功能的光学棱镜，常用于分光仪中。
阿米西棱镜由两个三棱柱组成，第一个三棱柱通常由色散能力为中等的冕牌玻璃制成，第二个则以高色散的火石玻璃制造。
光线进入第一个棱镜时先被折射，然后进入两个棱镜之间的接口，再以几乎垂直于第二个棱镜表面的方向射出。
棱镜的角度和材质经过选择，使得其中一个波长（颜色）的光，通常是中心的波长，离开棱镜时与入射的光束是平行的。
其他波长偏转的角度则与材料的色散能力有关。
观察一个通过棱镜的光源就能显示出光源的光学光谱。
经常，阿米西棱镜会紧接着另一个复制
但反置的阿米西棱镜。
这种三个棱镜的组
合，通常被做为双阿米西棱镜，能增加色
散的角度与作用，并且能将有用的成分，
中心的波长，折射回入射的路径上。
这样
组合的棱镜的因而称为直视棱镜，常常做
为手持的光谱仪。