a) Một số đặc điểm của lăng kính phản xạ
Linh kiện quang học có các mặt công tác là mặt khúc xạ và phản xạ tạo với nhau một góc xác định được gọi là lăng kính.
Sự xuất hiện các mặt phản xạ trong lăng kính thì gọi là lăng kính phản xạ. Các lăng kính phản xạ cho góc khúc xạ ở bề mặt phân cách cuối bằng góc tới của tia ở bề mặt phân cách đầu tiên được dùng để đổi hướng quang trục và đảo ảnh. Chức năng này có thể thực hiện bằng gương phẳng. Song dùng lăng kính có ưu điểm hơn như có thể tạo nên những tổ hợp gương có độ chính xác góc rất cao, sai số góc kẹp giữa hai mặt phản xạ có thể đạt tới hàng giây. Gá lắp và hiệu chỉnh lăng kính thuận lợi hơn nhiều so với gá lắp và hiệu chỉnh gương phẳng.
Các mặt phản xạ của lăng kính không có lớp mạ thì cần phải phản xạ toàn phần chùm tia tới nó. Các mác thủy tinh thường dùng để chế tạo lăng kính là K8 và AK10, góc giới hạn phản xạ toàn phần tương ứng của chúng là 41016' và 39036' (ứng với tia vàng nD).
Hình 3.11. Góc giới hạn của chùm tia trên mặt vào của lăng kính.
σ i’1
i1
48
Nếu trên mặt khúc xạ vào của lăng kính các tia tới với góc tới không trùng với
phương pháp tuyến thì khi phản xạ ở bề mặt tiếp theo phải khử hiện tượng khúc xạ.
Trên hình 3.4 biểu diễn góc tới i1 ứng với góc giới hạn igh, từ hình vẽ có: i'1 = igh -
σ. Như vậy:
sin i1 = n.sin(igh-σ) (3.18)
Có nhiều loại lăng kính. Loại đơn giản nhất thường dùng là lăng kính vuông góc AP – 900.
Hình 3.12. Lăng kính AP – 900.
Chùm tia đi vào lăng kính AP – 900 sau khi khúc xạ trên mặt AB truyền tới mặt phản xạ BC rồi lại khúc xạ trên mặt AC được đổi hướng truyền 900. Tính chất phản xạ trên mặt BC hoàn toàn giống tính chất tạo ảnh qua gương phẳng. Sự khác nhau giữa lăng kính này với gương phẳng là nó có thêm 2 mặt khúc xạ. Vì vậy khi xem xét tính chất tạo ảnh qua lăng kính AP – 900, ta chỉ cần xét thêm tính chất tạo ảnh qua hai mặt khúc xạ.
Nếu ta khai triển lăng kính theo mặt phản xạ BC thì nó sẽ tương đương với tấm thủy tinh song song ABA’C. Ta biết rằng mặt phẳng phản xạ không làm thay đổi chất
lượng ảnh nhưng mặt khúc xạ ảnh hưởng tới chất lượng ảnh. Vì vậy để khi đưa lăng
kính vào thay cho gương phẳng không làm thay đổi chất lượng ảnh của hệ thống, kết
49
– Sau khi khai triển lăng kính thành tấm thủy tinh tương đương thì hai mặt công
tác của tấm thủy tinh đó phải song song với nhau;
– Nếu lăng kính đặt trong chùm đồng quy thi quang trục phải vuông góc với mặt
tới và mặt ló của tấm thủy tinh.
Nếu lăng kính làm việc trong chùm tia song song thì chỉ cần nó thỏa mãn điều kiện thứ nhất.
b) Thiết kế cụm lăng kính lái chùm tia
Hình 3.13. Hệ lăng kính lập phương lái chùm tia.
Cụm lăng kính lái chùm tia gồm ba lăng kính lập phương có nhiệm vụ đổi
hướng đường truyền tia sáng. Trong đó lăng kính lập phương thứ nhất có nhiệm vụ
nhận ánh sáng từ ống chuẩn trực và đổi hướng chùm tia 900, hai lăng kính còn lại nhận ánh sáng từ lăng kính lập phương thứ nhất tiếp tục đổi hướng chùm tia 900 để đi vào kính ngắm.
Mỗi lăng kính lập phương được ghép từ hai lăng kính AP − 900, trong đó một lăng kính có mặt huyền được mạ bán phản xạ và một mặt góc vuông mạ phản xạ. Các lăng kính được đặt trong chùm song song nên không gây quang sai. Chọn đường kính
50
thông quang của lăng kính bằng với đường kính thông quang của vật kính chuẩn trực:
DTQ = 40 mm. Kết cấu của lăng kính được thể hiện trong bản vẽ các linh kiện quang.