光楔

光楔

頂角很小(一般小於1/10弧度)的稜鏡,就叫作光楔,又叫楔鏡。在光線垂直或接近垂直射入光楔時,偏向角θ=(n-1)A。其中n為光楔介質的折射率。因此產生的偏折很小,且與入射角無關。光學儀器中常將兩光楔組合在一起,使二者相對轉動以產生不同的偏向角,或把光線的最小偏向角轉換為兩光楔的相對轉角,用來補償測量光線的小角度偏差,在軍用測距儀、照像機取景器等許多光學儀器中都有套用。

術語解釋

頂角很小(一般小於1/10弧度)的稜鏡,就叫作光楔,又叫楔鏡。在光線垂直或接近垂直射入光楔時,偏向角θ=(n-1)A。其中n為光楔介質的折射率。因此產生的偏折很小,且與入射角無關。光學儀器中常將兩光楔組合在一起,使二者相對轉動以產生不同的偏向角,或把光線的最小偏向角轉換為兩光楔的相對轉角,用來補償測量光線的小角度偏差,在軍用測距儀、照像機取景器等許多光學儀器中都有套用。

折射稜鏡

定義

利用表面的折射作用,工作面為兩個折射面,叫做折射稜鏡。

光楔 光楔

偏向角

基本公式如下:

光楔 光楔
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對於給定的稜鏡,α和n為定值,所以由上式可知,偏向角只與有關。可以證明,當或時,其偏向角最小。上式可寫為

光楔 光楔

最大頂角

當第一折射表面入射角I1小到某一數值時,光線在第二表面的入射角可能大於臨界角而發生全反射,在第二表面上無出射光線,光線反射到第三表面上去了

光楔 光楔
光楔 光楔

只有入射角大於的光線才能通過稜鏡折射。

當入射光線和出射光線都分別同兩個折射面平行時,對應著稜鏡的最大頂角。

光楔 光楔

所以,當時,將沒有光通過稜鏡。

最小偏向角

光楔 光楔
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只是的函式,並且存在一最小值,即最小偏向角。

光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔
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或。

光楔 光楔
光楔 光楔

即在的情況下,光線的路徑是對稱的。

套用

光楔 光楔

通過測量來計算材料的折射率n

將被測玻璃作成稜鏡,頂角α取60°左右,然後用測角儀測出角α的精確值。當測得最小偏向角後,即可用上式求得被測稜鏡的折射率

光楔 光楔

在各種分光計和單色儀中都有廣泛套用。

光楔 光楔

折射角α很小很小,α→0 ,稜鏡→平板,

α很小,為光楔。

概念引出

光楔 光楔
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(1)有一定大小,。

光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔

(2)很小。

當光線垂直或近於垂直射入光楔時,其所產生的偏向角僅和n、α有關,光楔的最小偏向角。

光楔組合

光學儀器中,常利用兩個光楔的組合,使它們分別繞一公共軸心旋轉,用以產生不同的偏向角,構成“可變折光本領”稜鏡。合成折光本領為:

光楔 光楔
光楔 光楔

這裡,為兩個光楔之間的夾角。

光楔 光楔

當時,

光楔 光楔

光楔是光學系統中對光線小角度偏折的元件,通常一對光楔配對使用,分別旋轉兩個光楔,可以使出射光線位於一個以入射光為軸線的角錐體內的任意方向上 。

特殊套用

光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔
光楔 光楔

作用

(1)測小角度偏差

(2)光路偏折和補償作用

(3)測微小位移

光楔 光楔
光楔 光楔

將雙光楔產生的微小偏向角δ轉換為兩光楔間相對較大的旋轉角度。

測微系統

可將垂軸方向的微小位移Δy轉換為沿軸方向的大位移Δz。

光楔 光楔

出射光線相對於入射光線在垂軸方向產生的平移為:

光楔 光楔

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