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一、反射棱鏡的作(zuo)用
在利用反射棱鏡(或者反射片)作(zuo)為反射物進(jin)行測距(ju)時,反射棱鏡接收全站儀發出的光信號,並將其反射回去。全站儀發出光信號,並接收從反射棱鏡反射回來的光信號,計算(suan)光信號的相位移等,從而間接求得光通(tong)過的時間,最後(hou)測出全站儀到反射棱鏡的距(ju)離。
二、反射棱鏡的原理
反射棱鏡的工(gong)作(zuo)原理實(shi)際上是光的反射定律和折(zhe)射定律。光在相同(tong)介質中發生(sheng)反射時,其反射角和入射角相等;光由一種介質垂直兩介質平麵入射到另一種介質時,不會發生(sheng)折(zhe)射。
實(shi)際應用的棱鏡如圖1;
棱鏡尾部的結構為三麵正交(jiao)(圖2所示A、B、C麵),其形狀如圖2;
原理如圖3。
圖3中直角三角形為反射棱鏡尾部結構的一個斷(duan)麵,其中一角度為90度,A麵和B麵相互垂直。入射光R1入射到麵B麵上,其反射光再入射到麵A上,最後(hou)有反射光R2返回,其方向與R1的方向互逆。根據光的反射定律可(ke)以知道以下關係:
上式中:
即R1和R2是平行的。就(jiu)是說反射棱鏡能(nen)夠將光按(an)照原路發射回去。
三、棱鏡常數
由於空氣(qi)的折(zhe)射率近似等於1.0,而玻璃的折(zhe)射率大約(yue)等於1.5;根據公式可(ke)知光通(tong)過玻璃時的速度比通(tong)過空氣(qi)時的要(yao)小。
用全站儀測量儀器到反射棱鏡之間的距(ju)離時,儀器根據測量顯示的距(ju)離比實(shi)際的距(ju)離要(yao)長。因此,棱鏡常數取決於玻璃的折(zhe)射率和棱鏡的厚度(光通(tong)過的長度)。假(jia)設(she)反射棱鏡頂點在測點的鉛(qian)直線上,那麼棱鏡(玻璃材料)折(zhe)射率的改正值就(jiu)是棱鏡常數。但(dan)實(shi)際應用中由於安(an)裝固(gu)定的需要(yao),棱鏡的頂點位置不在測點的鉛(qian)直線上。
實(shi)際應用的棱鏡常數的計算(suan)(如圖4)方法如下:
例如某(mou)廠家製造的反射棱鏡在應用時會發現(xian)其說明書中標稱的棱鏡常數有兩種即-40和-30;這是通(tong)過增加或減少一隻外框來改變棱鏡常數的。實(shi)際上就(jiu)是改變了上式中d的數值而已。
四、 反射棱鏡的種類
從儀器發出的測距(ju)光束會隨其通(tong)過的距(ju)離增大而出現(xian)擴(kuo)大光束。在采用一個反射棱鏡時,儀器接收到的返回光量會減弱。實(shi)際應用中在進(jin)行長距(ju)離測量時使用多個反射棱鏡。常用的棱鏡有:單棱鏡;3棱鏡;9棱鏡;簡易棱鏡;標杆單棱鏡等。
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