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标题: 《光学》- 八 [打印本页]

作者: qjtrade2012 时间: 2012-10-8 10:18
标题: 《光学》- 八
【光导纤维】光导纤维是利用全反射规律而使光沿着弯曲途径传播的光学元件。它是由非常细的玻璃纤维组成束，每束约有几万根，其中每根通常都是一种带套层的圆柱形透明细丝，直径约为5～10微米，可用玻璃、石英、塑料等材料在高温下控制而成。它已被广泛地应用于光学窥视（传光、传像）和光通讯。光导纤维的结构如图4－6所示，内层材料选取的折射率大，外层材料的折射率低，就是要在内外层之间的界面上产生全反射，以保证光的传输效率。如图4－7所示，单箭头线表示临界光线，它在内外层分界面上的入射角等于或小于临界角A。若在折射率为n0的媒质中入射角大于i0的那些光线（以双箭头表示），在n1、n2分界面上的入射角就小于A，这些光线无法通过纤维而在其中传播。只有在媒质n0中其顶角为2i0的锥体内的全部光线才能在光学纤维中传播，根据临界角的定义和折射定律
n0sini0=n1sini1
可得对于一定的n1和n2，i0的值是固定的，纤维所容许传播的光线所占的范围是一定的。要使更大范围内的光束能在光学纤维中传播，应该选择n1和n2的差值较大的材料。通常把n0sini0的值叫做光导纤维的数值孔径。光导纤维可用于潜望镜和内窥视系统，它可以窥视人眼所观察不到的或有损于人体健康的地方。国防上可以制成各种坦克、飞机或舰艇上的潜望镜。医学上可以用来制作胃、食道、膀胱等内腔部位进行检查和依断的各种医用窥镜。如果配有大功率激光传输的光学纤维，还可进行内腔激光治疗。由于光纤通讯与电通讯相比具有许多优点，诸如抗电磁干扰性强、频带宽和保密性好、通讯容量大，设备轻巧，制取纤维的二氧化硅的资源又十分丰富。近年来已有数百条光纤通讯线路在世界各地进行试验或正式运动。光导纤维的问世，为光能的应用开辟了更广阔的天地。
【棱镜】透明材料（如玻璃、水晶等）做成的多面体。在光学仪器中应用很广。棱镜按其性质和用途可分为若干种。例如，在光谱仪器中把复合光分解为光谱的“色散棱镜”，较常用的是等边三棱镜；在潜望镜、双目望远镜等仪器中改变光的进行方向，从而调整其成像位置的称“全反射棱镜”，一般都采用直角棱镜。

【棱镜的偏向角】光通过一三棱镜的偏向角等于入射角与出射角之和减去棱镜的折射棱角。如图4－8所示。a为棱镜的折射棱角，当光束SB入射到棱镜时，经连续发生两次折射，出射光线（CS′和入射光线SB之间的夹角，叫做偏向角“δ”。由图不难看出：
δ=（i1-i2）+（i′1-i′2）=（i1+i′1）-（i2+i′2）=i1+i′1-a
如果保持入射线的方向不变，而将棱镜绕垂直于图面的轴线旋转，则偏向角必然随之而改变。可以证明，如果入射角等于出射角时，即在i1=i′1时，则偏向角最小，称为最小偏向角。用δmin表示。
δmin=2i1-α
由此可得
当i1=i′2时，折射角

利用这两个特殊的入射角和折射角，可以计算棱镜材料的折射率

利用最小偏向角测折射率，非常方便也很精确。折射棱角a很小的棱镜，光线通过它时产生的偏向角可按下列方法推出。即由折射定律可知
sini1＝nsini2，sinii′1=nsini′2。
在折射棱角a很小和近轴光线的条件下，△BEC的底角i2，i′2很小，所以
i1≈ni2,i′1≈ni′2
则有
δ=ni2+ni′2-α=n(i2+i′2)-α=(n-1)α
运用这个近似关系，可以推导出薄透镜的物像关系式。

作者: jiamou1990 时间: 2014-7-18 23:59
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