测量反射棱镜光学平行度的方法与技巧

所有反射棱镜，当入射光轴截面内的各个角度没有误差和各个棱彼此平行（棱的不平行偏差称为棱差或塔差）时，都能展开成入射面和出射面严格平行的等效玻璃平板。如果有角度误差和棱差，展开后的平板入射面和出射面将不平行。角度误差造成两平面在入射光轴截面内的不平行，称为第一光学平行度θI；棱差则造成垂直于入射光轴截面方向的不平行，称为第二光学平行度θII。为了了解两种光学平行度在总的平行度中各自所占比重，以便改进工艺、减小误差、提高生产效率，需要分别测出θI和θII。为此要求自准直望远镜分划板上两条互相垂直的刻度尺分别平行和垂直于入射光轴截面，利用这两条刻度尺即可分别测出θI和θII，如图5−4（b）所示（图中）。下面介绍三种反射棱镜的测量。

1.直角棱镜DⅠ−90°

如图5−4所示，将棱镜放在自准直仪的工作台上，调整自准直望远镜和工作台，可从望远镜视场中找到自棱镜两个折射面AC和BC面反射回来的两个十字线像，使其中一个的竖线与竖刻尺的长竖线重合，另一个的横线与长横线重合，因横刻尺与棱镜入射光轴截面的方向平行，故由横刻尺读出的角值

图5−4　测量直角棱镜DⅠ−90°

（a）光路图；（b）视场图

同理，由竖刻尺读出的角值（由于分划板上所刻的数字为实际角值的 1/2，故读数值）。其中θI=δ45°，δ45°为∠A与∠B的差值；θII=1.4γA，γA为C棱与AB面的平行度。如果∠A=∠B（不一定要等于45°），C棱平行于AB面，则自准直像合二为一。

2.等腰屋脊棱镜DⅢJ−45°(www.xing528.com)

如图5−5所示，如果棱镜存在角度误差和棱差，在自准直望远镜视场中也要出现两个自准像；如果屋脊角不等于90°，则从第二个折射面反射回来的像要被分成两个，这时视场中共有三个像。这后两个像对应的角距离为经两个屋脊面反射从第二个折射面折射出去的两个像对应的角距离（称为双像差S，，n为棱镜材料的折射率，β为垂直屋脊棱的平面与入射光轴的夹角）的2倍。由于分划板上的读数已减半，故读得的这两个像对应的角值就直接等于双像差S。

对着棱镜的AC面哈一口气，视场中亮度不变的那一个像就是从入射面BC反射的像，即图5−5（b）中的像①。由此，即可从视场中读得和S，如图5−5（b）所示。其中应从像②和像③的中间算起。θI、θII与角度误差、棱差的关系分别为θI=δ67°30′、θII=0.76γC。δ67°30′为图5−5中棱镜的∠ABC 与∠BAC之差；γC称C棱差，为屋脊棱AB在包含AB棱并垂直于图5−5纸面的平面内的偏转角。

图5−5　测量屋脊棱镜DⅢJ−45°

（a）光路图；（b）视场图

判断实际屋脊角是大于还是小于90°，即判断Δ90°的正负，至少有两种方法：

（1）将自准直望远镜的目镜向正视度调节（反时针旋转目镜），若看到像②和像③彼此靠近，则屋脊角大于90°；若看到双像离开，则屋脊角小于90°。

（2）用纸屏在望远物镜和被测棱镜之间沿垂直屋脊棱的方向往下移入光路中（纸屏边缘平行于屋脊棱），若发现双像的上面一个先消失，则屋脊角大于90°；若下面一个像先消失，则屋脊角小于90°。