光学复习（几何光学）-- 平面与平面系统（第三章） - 知乎
思维导图
第三章总结
1、平面光学元件的种类？作用？（4种）
平面反射镜，唯一能成完善像的最简单的光学元件，可用于做光杠杆。
平行平板，平行平板是个无光焦度的光学元件，不使物体放大或缩小。
反射棱镜，实现折转光路、转像和扫描等功能。
折射棱镜，改变光线的出射角，可用于放大偏转量。
2、平面镜的成像特点和性质？平面镜的旋转特性？
每一点都能成完善像，并且像与物虚实相反。
3、光学杠杆原理和应用？（测小角度和微位移）
从透镜物方焦点发出光线束，经过系统后成平行光束经过微小偏转 \theta 的平面镜后反射，再经过系统汇聚在像方焦平面上，测得垂轴距离y,则y=ftan2 \theta =2 \theta f,测杆支点与光轴距离a,移动量x, \theta =tan \theta =x/a,,y=(2f/a)x=Kx, K为放大倍数。
4、 平行平板的成像特性？（3点）近轴区内的轴向位移公式？
平行平板是个无光焦度的光学元件，不使物体放大或缩小，只将像从物位置进行一个轴向平移。近轴区能成完善像，非近轴区不能成完善像。
\Delta l=d(1-1/n)
5、 加平面镜、平行平板的成像计算。
6、 反射棱镜的种类、基本用途、棱镜的主截面、成像方向判别、等效作用与展开。
- 简单棱镜，改变出射角，增加光程
- 屋脊棱镜，得到与物体一致的像
- 立方角锥棱镜，出射光线平行于入射光线像与物仅发生一个平行平移
- 复合棱镜，实现特殊功能，如分光、分色、转像、双像等
7、成像方向的判断
- O'Z'坐标轴和光轴的出射方向一致。
- 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。
- 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。
- 遇到透镜，o'x'、o 'y'均转向。
8、 折射棱镜的作用？其最小偏向角公式及应用
改变光线的出射角，可用于放大偏转量。
sin \frac{\alpha+\delta_{m}}{2} =n sin\frac{\alpha}{2}
\alpha 为棱镜顶角， \delta 为偏向角。当光线的光路对称于折射棱镜时，偏向角最小。
9、 棱镜色散、色散曲线、白光光谱的概念。
棱镜色散：同一透明介质对于不同波长的单色光具有不同的折射率，故复合光经过棱镜后能被分解成多种不同颜色的光。
色散曲线：将介质的折射率随波长的变化用曲线表示。
白光光谱：狭缝发射出的白光经过透镜准直为平行光，平行光经过棱镜分解为各色光，经过透镜汇聚在焦平面上排列成各种颜色的狭缝像。
10、 常用的光学材料有几类？各有何特点？
光学玻璃，制造工艺成熟，品种齐全，一般能透过波长为0．35、2．5 m的各色光，超出波段范围的光会被强烈吸收。
光学晶体，透射波段比光学玻璃宽，应用日益广泛。
光学塑胶，价格便宜、密度小、重量轻、易于压制成型、成本低、生产效率高和不易破碎等诸多优点，主要缺点是热膨胀系数和折射率的温度系数比光学玻璃大的多，受温度影响大成像质量不稳定。
3.1 平面反射镜
平面光学元件包括：平面镜、棱镜、平行平板、光楔等。
主要作用：改变光路方向、改变像的方向使倒像变正像、把单色光分解成复色光、缩小仪器体积、分光或和像。
3.1.1 平面镜成像性质
1、对物体成完善像
2、对实物成虚像，对虚物成实像：平面镜对物体成等大正立的像；物像移动方向相反，移动距离相等，即同时移近镜面或同时远离镜面。
①成像位置： \frac{1}{l'}+\frac{1}{l}=\frac{2}{r} r=∞ \Rightarrow l'=l
②成像特性： \beta=-\frac{l'}{l}=1 \alpha=-\frac{l'^{2}}{l^{2}}=-1
3、平面镜对物体成镜像：经过平面一次反射后成像为镜像；两次成一致像。
结论：物体经过奇数个平面反射镜成像时成镜像，经过偶数个平面反射镜成像时成一致像。
3.1.2 平面镜旋转
入射光线方向不动，旋转平面反射镜
结论：入射光线不动，平面反射镜旋转α，反射光线旋转2a角度。
