Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Так как углы отражения лучей от граней ВС и DE часто имеют значения меньшие, чем предельные углы полного внутреннего отражения, то эти грани должны быть посеребрены.
Пентапризма употребляется во многих системах оптических дальномеров, а также во многих других случаях, особенно в выверочных и контрольных приборах разного рода.
д) Изображенная на рис. 69 система из двух призм может быть упрощена соединением обеих призм в одно цблое при условии сохранения перпендикулярности обеих отражающих поверхностей; при этом устраняются два преломления: одно из перкой призмы в воздух и другое из воздуха во вторую призму. Образованная таким образом призма с двумя преломлениями и с двумя отражениями от „крышеобразной11 системы двух плоскостей с прямым углом между ними неудобна для „прямого видения" без излома луча по той же причине, что и система на рис. 69, т. е. вследствие больших ^глов падения и невозможности применять призму в сходящихся пучках лучей; но такая призма удобна и часто применяется для изменения направления линии визирования на 90° при одновременном полном обращении изображения. В полном виде без удаления ненужных участков граней эта призма имеет вид тетраэдра (четырехгранника), две грани которого образуют прямой двугранный угол, а две другие наклонены под углом 45° к ребру этого угла и в свою очередь образуют прямой двугранный угол. Такой тетраэдр изображен на рис. 75; A,B,C,D—его вершины; AD — ребро „кры-шеобразной“ системы отражающих плоскостей: ABD и ACD. Луч
OS входит по нормали к грани ABC. Второй тетраэдр АВ'С'О образован поворотом на 180° вокруг ребра „крыши"; он есть изображение первого, даваемое системою отражающих плоскостей; OS' — изображение луча OS; из прнэмы луч выходит по линии OQ.
Рис. 74.
#48. Призма с полным внутренним отражением-, обращающие призмы 137
Рио. 75.
Пространство предметов представлено системою координатных осей SXYZ, из которых SZ направлена по лучу OS навстречу ему, ось SX параллельна ребру ВС и ось SY параллельна линии МА. Изображение этой системы -S'X' Y' Z'^ ось S'Z' налравлена навстречу выходящему из призмы лучу S'P'O; ось S'X' гираллельна В'С, и ось S'Y' параллельна М'А. Вообразим в точке
О наблюдателя, смотрящего по оси SZ навстречу лучу PS и расположенного так, что ось SY направлена от его головы к ногам; ось SX для этого наблюдателя направлена вправо. После поворота наблюдателя в плоскости AMD в такое положение, при котором он смотрит навстречу лучу OS', ось S' Y' будет напр тлена для этого наблюдателя от ног к голове, а ось S'X' влево, т. е. для него изображение будет вполне обращенным.
Все изложенное выше основано на теореме §40, дающей возможность строить пространство изображений, не рассматривая хода отдельных лучей; поэтому на рис. 75 можно было ограничиться изображением хода лишь лучей SO и S'Q, находящихся в плоскости AMD симметрии призмы; луч SO как бы отражается от линии AD — ребра „крыши“. Лучи, не находящиеся в плоскости AMD, испытывают последовательно два отражения сначалл от грани ADC и потом от грани ABD или наоборот— сначала от грани ABD, а потом от грани ADC— в зависимости от расположения луча. Луч, падающий нормально на часть грани АМС вблизи вершины А, выходит из призмы через точку части грани BDM вблизи вершины D.
По удалении ненужных масс стекла тетраэдр принимает вид, изображенный на рис. 76. Ребро „крыши“ AD теперь наклонено к горизонту под углом в 45°, грань ABC горизонтальна и имеет периметром шестиугольник; грань DBC вертикальна и имеет такой же периметр. Пирамиды у вершины А и D, показанные пунктиром, также удалены. В таком виде призма употребляется во многих прицельных и визирных трубах перед окулярами для получения обращенного изображения с одновременным поворотом линии визирования -на 90°. Несмотря на то, что ни тетраэдр, ни тело более сложной формы на рис. 76 не имеют формы призм в геометрическом смысле, название „нризмы“ сохраняется за всеми подобными телами из стекла.
е) Из многочисленных обращающих призм с системою крышеобразных отражающих плоскостей можно остановиться на призме Аббе, изображенной на рис. 77; можно рассматривать эту призму как видо-
138 Глава IV. Преломление через плоскость и системы плоскостей
изменение второй системы Порро (рис. 72), состоящее в ином расположении обеих верхних прямоугольных призм. Как и на других рисунках, четыре системы координатных осей изображают последовательно пространство предметов {OXYZ), изображение его после отражения от первой отражающей плоскости (OiXl YiZ,)f следующее изображение после двойного отражения от нижних граней „крыши" (02X2Y2Z2) и, наконец, последнее изображение OsXsYsZs. Призма дает вполне обращенное изображение и имеет ту редкую особенность, что при этом линия визирования не претерпевает излома.
Изготовление призмы несколько сложно: она делается не целиком сразу, а состоит из двух отдельных частей, склеенных канадским бальзамом; истинный вид ее не соответствует рисунку, так как ив этом
случае все лишяне массы стекла удаляются.
ж) Существуют обращающие призмы, отличающиеся от ранее рассмотрен-ных тем, что луч, проходящий призму, падает на некоторые грани дважды*, при одном иэ падений происходит преломление луча, при другом — полное внут* реннее отражение его.
