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望远镜、显微镜
??:未知 ??:admin ??:2019-09-05 ??:
 

  高中课本上介绍的一种直角棱镜,可能大家都比较熟悉了。这是最早出现,也是最常见的一种转像系统。

  这是一种被广泛运用在一些需要45度斜视(望远镜、显微镜),以及直筒结构上(某些瞄准具和望远镜)的棱镜结构。

  这种棱镜拆开后,最显眼的就是,它有两块组成,其中一块就像漂亮的水晶玻璃,结构复杂。而另一块,比较简单,上面有一个金属镀层镜面。

  在这组棱镜里,一束光线次镜面反射(本质没有什么不同,只是全反射的效率高很多)

  下面做一个示意图,也就是光线在其中复杂的反射过程,并且接着我们还会在一张真实照片中标一次:

  可能看到这里,会有感触,它的工作原理很不“标准”,有点太别扭和复杂了,呵呵:)下面就详细说一下,它是怎么工作的。

  首先,光线从下面进入底部的第一个棱镜,经过“一系列复杂反射”,又射出第一个棱镜,进入上面的第二个。咱们先说这第二个简单的。

  其实上面的第2个棱镜的作用很简单,就是把原则上第一个棱镜已经处理完毕的光线——唯一的缺憾是它还不是直着出去的,处理完后,有了一个45度夹角——这第二个棱镜,把这个斜的夹角,又扳正了45度,呵,等于说,光线以垂直水平面的方向进入这两个棱镜组成的棱镜组,经过一系列加工,当出去的时候,也是垂直水平面的。

  (这为实际应用带来方便,因为可以想象,加工一个标准的直筒不难,但是要加工一个标准的45度的管,成本恐怕会十几倍的提高。)

  但也在有些时候,是不需要加上面的第二枚棱镜来去掉这个角度的,比如有些显微镜,台式(三脚架)观景镜,为了方便观察者,就是45度观测的。

  光线从底面近似垂直射入后,接触到C面,发生全反射,被投射到A和B这两个“面”上。根据入射角度的微弱差别,有的光线是先被投射到A面,然后在A面全反射到B面,并在B面全反射,离开第一个棱镜;有的光线是先被投射到B面,然后在B面全反射到A,并在A全反射,离开棱镜。有趣的是,单独考虑左右这个层面:可以想象,当光线是在左边进入的,那么当它出来的时候,其实是在右边了,而从右边进去的,也一样来了个左右颠倒。

  但是除了左右这个层面,AB两个面相对C面,也是有角度的,如果忽略A和B之间的角度,也可以把AB看做相对于C的一面镜子。也就是说,在不考虑“左右”,而只考虑图象“上下”的颠倒的角度,光线从进入下面的棱镜,到离开下面的棱镜,一共进行了3次(全)反射,分别是:光线从下面进入——C面——(AB)面——底面——光线离开下面的棱镜

  大家可以自己做个实验,通过两面镜子,两个镜子夹角在20度左右,也就是说通过两次反射,那么这样观察到的像,并没有产生颠倒,只是位置变了。但是如果找三面镜子,那么就会发现,像在某一个方向上,是颠倒的。(比如上下倒了)

  在下面这个棱镜里,除了开始说的左右的颠倒作用,因为内部在一个层面上进行了三次反射,所以还有“上下”的颠倒作用。也就是说,对光路进行了完全的翻转。

  而上面的那个棱镜,又回到咱们上面说的——普通人可以自己做的两个镜子的实验——上面这个棱镜,光线在里面只进行了简单的两次全反射,所以,像没有产生任何颠倒或者翻转,而只是改变了传播方向。

  以进入这个棱镜组的光线为基准,从下面这个棱镜出来的光线度斜的,当从上面这个棱镜再出来的时候,就已经是恢复了平行并且同轴了。:)

  与传统的棱镜相比,这种棱镜的安装可以非常坚固和稳定,不会因为震动冲击而明显偏移,所以在一些必须使用棱镜的瞄准具中,基本上必须使用这样的棱镜结构。

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