Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Размер с плоского зеркала с внутренней отражающей поверхностью (рис. 49, в) определяют по формуле с = ).в/соз е + 2 (с(/и) (й е, где 0 — диаметр пучка лучей, определяющий ширину зеркала; е — угол, определяющий положение зеркала (угол падения луча); с//и — толщина редуцированной плоскопараллельной пластины. Ркс. 49. Папские зеркала с отражаюосим покрытием: о — иненвним: б — аиутреиним; в — схема для определения размера с 69 В качестве отражающих покрытнй используют серебро, алюмнннй, хром, роднй н др.
Слой серебра наносятся на внутреннюю (тыльную) поверхность плоскопараллельной плаа стнны н защнщается от поврежденнй слоем меди н слоем лака. Для полупрозрачных зеркал применяется светоделнтельное покрытне серебром (требует защиты от Рис. 60. Клиновидное зеркало, ОКИСЛЕНИЯ), аЛЮМИНИЕМ, ХРОМОМ, уетранквщее двоение навара- ннобнем, золотом н др. Бдльшннстжеиик во светоделнтельных покрытий обеспечнвает любое соотношение между отраженной н прошедшей частями потока излучения. Явление двоення изображения в зеркалах с внутренним отраженнем в некоторых случаях может быть исключено введением клнновндностя в плоскопараллельную пластину.
Например, на рнс. 50 представлен случай, когда за счет введения клнновндности, определяемой углом 8, двоение нзображення отсутствует. Сферическим зеркалом называют оптическую деталь, сфернческая поверхность которой является отражательной, что обеспечнвается нанесением отражающего покрытия. Кроме сферических зеркальных поверхностей находят примененне н несфернческне, преимушества которых такие же, как н у несфернческнх преломляющнх поверхностей (см. и. 1)). Действие сферических зеркал в системе эквивалентно действию линз.
Отличительными особенностями зеркал являются: больший коэффициент пропускання; отсутствие искажений в иэображении, вносимых преломляющнмн поверхностями за счет явления днсперсии (отсутствне хроматических аберраций); меньшие габаритные размеры н масса; возможность компоновки оптических систем с меньшей длиной, чем длина систем нз линзовых элементов; в некоторых случаях, например в осветнтельных системах, обеспеченне лучшего использования источника излучения н т.
д. Рис. 51. Сферические зеркала 70 Недостатками зеркал, в том числе и плоских, являются требования повышенной точности изготовления отражающей поверхности вследствие г того, что при отражении дефекты поверхности учетверяют искажение фронта световой волны по сравнению с влиянием дефектов преломляющей поверхности, экранирование части световых лучей предшествующим зеркалом, например в двух- рнс, в2. Контротрежезеркальной системе. тель осветительной сн. стены Сферические н несферические зеркала применяются в различных оптических системах: фотографических и проекционных объективах, в телескопических системах и микроскопах, в осветительных системах и т. п.
Сферическое зеркало с внутренним отражающим покрытием показано на рис. 51, а, с внешним покрытием — на рнс. 51, б. Недостатком сферических зеркал с внутренним отражающим покрытием, так же как и плоских зеркал, являетсн двоение изображений, т.
е. наличие побочных изображений, например Ат, образование которых показано на рис. 51, а. Материалом для изготовления точных сферических и несферических зеркал служит стекло К8. При необходимости получения зеркал, не чувствительных к изменению температуры, применяется кварц, а для крупногабаритных зеркал — ситалл. Для осветительных систем в неответственных случаях основа, на которую наносится отражающее покрытие, может быть металлической (например, латунь нли дюраль). Металлические зеркала успешно применяются в качестве ' контротражателей осветительных систем проекционных приборов.
Отражательная поверхность (рнс. 52) устанавливается концентрично источнику света С, повышая его эффективную яркость на 20 ... 50%. В двухзеркальных оптических системах (см. рис. 5) первое зеркало по ходу лучей выполняется с центрально расположенным отверстием. Диаметр этого отверстия получается из расчета хода лучей. Диаметр Р„, сплошного зеркала, эквивалентного зеркалу с отверстием, находят из условия равенства площадей обоих зеркал Реев = У Рее Ре~ где Є— внешний диаметр зеркала; Є— диаметр отверстии в этом зеркале.
Толщина е( стеклянного зеркала с концентрическими поверхностями в зависимости от внешнего диаметра Р зеркала может быть выбрана по следующей рекомендации: И > (1/25 ... 1/5) Р. Меньшая толщина берется для грубых зеркал, ббльшая — для т1 особо точных зеркал, например входящих в систему зеркального нли зеркально-линзового объектива. Для облегчения точных зеркал по предложению И. И. Крыжановского тонкая стеклянная пластина спекается с титановой основой, обеспечивающей зеркалу необходимую жесткость.
Затем стеклянный слой обрабатывается для получения поверхности, на которую наносится отражающее покрытие. 29. Отражательные призмы Оптическую деталь с плоскими преломляющнми н отражающими поверхностями, образующими между собой двугранные. углы, называют, призмой. Наличие отражающих плоских поверхностей (граней) позволяет назвать призму отражательной прн условии, что при действии призмы можно пренебречь зависимостью угла отклонения луча от длины световой волны, а также нарушением гомоцентрнчностн монохроматического пучка лучей, прошедшего через призму. Отражательные призмы обеспечивают равенство угла преломления луча на последней грани призмы углу падения того же луча на первую грань.
Отражательные призмы используют для изменения направления оси оптической системы, оборачивания изображения в заданном направлении н изменения направления визирования. Эти задачи можно решить применением плоских зеркал, но зеркала усложняют конструкцию н увеличивают габаритные размеры. Преимущества призм перед зеркалами следующие: углы между гранями призм неизменны, а углы между зеркалами требуют регулирования, при полном внутреннем отражении в призмах ' отсутствуют потери света.
Отражательные грани, не имеющие зеркального покрытия, должны обеспечивать полное отражение падающих на них лучей. Если угол падения луча на отражающую грань призмы меньше угла полного внутреннего отражения е, то такая грань должна быть покрыта отражающим слоем. Обычно для призм применяются оптические стекла К8 и БК10, для которых е соответственно равны 41' 16' и 39' 36' (для показател,. преломления, соответствую- В щего линии Р). У Если на входную преломляющую грань призмы лучи падают под угем лом к грани, отличающимся от 90, то при отражении от следующей грани необходимо исключить преломление. Для этого надо ограничить угол падения ед на входную грань (рис.
иия'луча ив входную грань приз. Таням образом, з)п е1 = и х мы х з)п (е„— 6). 72 Рис. 54. Отражательные приамы: е — лг=асч е — ар=~лап е — вс е 6) Для прямоугольной (равнобедренной) призмы, главное сечение которой показано на рис. 53, преломляющий угол О = 45', поэтому для стекла К8 з, = 5' 40', а для стекла БК!О е, = 8' 28'. Удвоенное значение этих углов равно наибольшему угловому полю той части прибора, где располагается призма, при условии отсутствия отражающего покрытия на отражающей грани.
Возможность использования предельных углов з, ограничивается допустимым нарушением гомоцентричности пучка лучей, вносимым в этом случае действием призмы. Допустимое нарушение гомоцентричности при установке призмы в сходящихся (расходящихся) пучках лучей обеспе(чивается в том случае, если отражательную призму можно заменить эквивалентной плоскопараллельиой пластиной. Возможность замены проверяется развертыванием призмы в плоскопараллельную пластину, т, е. нахождением ее изображения относительно отражающей грани. При нескольких отражающих гранях эти изображения последовательно находят от каждой грани.
На рис. 54 показаны примеры развертывания призм в плоскопараллельную пластину. Следует отметить, что нарушение гомоцентри чности пучка лучей при действии призмы будет тем же самым, что и нарушение гомоцентричности при действии плоскопараллельной пластины, в которую развертывается призма. Основной же целью развертывания призмы в плоскопараллельную пластину и ее последующего редуцирования является определение светового диаметра входной грани призмы при установке ее в сходящихся пучках лучей. При этом следует учитывать внесенное при редуцировании смещение луча Ее )см, формулу (1!2) !.
Отражательную призму характеризует коэффициент призмы с, представляющий собой отношение длины с! хода лучей в призме к световому диаметру Р входной грани: с = й!Р. Для призм, показанных на рис. 54, а — в, с = 1; 2; 2 соответственно. Призмы могут быть с одной, двумя и тремя отражающими гранями, с крышей, одинарными н. составными. Призма с нечетным числом отражающих граней (ее можно заменить соответству- 73 ющим числом зеркал) дает зеркаль- ное изображение предмета, с 'четным л числом отражающих граней — прямое у ьъ ! г изображение. Это правило не дейст- вует при отражении лучей в разных г плоскостях.
с Отражательную призму можно пре- вратить в крышеобразную, если одну щ !4 из отражающих граней заменить двумя " 4з ~ с прямым двугранным углом между ними. Например, гипотенузная отражающая грань прямоугольной призмы (см. рис. 54, а) заменена «крышей» (рис. 55). Если в прямоугольной призме с одной отражающей гранью Рис. 55, Прямоугольная изображение получается зеркальным, то в этой же призме, но с крышей, изображение будет полностью перевернутым.
На рис. 55 показано получение изображения горизонтально расположенной стрелки. Луч 1 — 2 — 3 в идеальном случае имеет только одно отражение; луч 4 — б — б — 7 первое отражение имеет в точке б на грани 1 крыши, второе — в точке 6 на грани !! крыши; луч 8 — 9 — 10 — 11 первое отражение имеет в точке 9 на грани !1, второе — в точке 10 на грани !. Ход крайних лучей показывает„ что изображение от действия граней крыши по отношению к предмету повернулось справа налево, что в дополнение к зеркальному изображению дает полное оборачивание изображения по отношению к предмету. Каждая призма маркируется буквами и цифрами: первая буква определяет число отражающих граней (А — одна отражающая грань, Б — две,  — три), вторая — характер конструкции призмы (Р— равнобедренная, С вЂ” ромбическая, П вЂ” пента- призма, У вЂ” полупентапризма, М вЂ” дальномерная, Л вЂ” призма Лемана); число указывает угол отклонения осевого луча в градусах.
Для обозначения призм с крышей к первой прописной букве добавляют строчную букву к. Например,' призма, показанная на рис. 54, а, обозначается АР-90', на рис. '55— АкР-90', призмы, показанные на рис. 54, б и в, соответственно обозначаются БР-!80' и БС-О. Кроме рассмотренных в примерах одинарных призм существуют составные — призменные системы, например системы Порро 1 и П рода (рис. 56).
Эти системы состоят из двух и трех прямоугольных призм соответственно, обеспечивают полное оборачивание изображения и должны быть по справедливости названы призмами Малафеева, который предложил их в! 827 г. Призмы Малафеева применяются в биноклях. Составные призмы также могут состоять из собственно призмы и компенсирующего клина, необходимого для того, чтобы всю систему развернуть в плоско параллельную пластину. 74 (115) Рассмотрим несколько примеров отражательных призм. Пантапризма (БП-90') и ее развертка в плоскопараллельную пластину показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
