stringtranslate.com

Призма (оптика)

Знакомая дисперсионная призма

Оптическая призма — это прозрачный оптический элемент с плоскими, полированными поверхностями, которые предназначены для преломления света . По крайней мере одна поверхность должна быть наклонной — элементы с двумя параллельными поверхностями не являются призмами. Наиболее известным типом оптической призмы является треугольная призма , которая имеет треугольное основание и прямоугольные стороны. Не все оптические призмы являются геометрическими призмами , и не все геометрические призмы можно считать оптической призмой. Призмы могут быть изготовлены из любого материала, который прозрачен для длин волн , для которых они предназначены. Типичные материалы включают стекло , акрил и флюорит .

Дисперсионная призма может быть использована для разложения белого света на составляющие его спектральные цвета (цвета радуги ) для формирования спектра , как описано в следующем разделе. Другие типы призм, указанные ниже, могут быть использованы для отражения света или для разделения света на компоненты с различной поляризацией .

Типы

Дисперсионный

Сравнение спектров, полученных с помощью дифракционной решетки путем дифракции (1) и призмы путем рефракции (2). Более длинные волны (красные) дифрагируют сильнее, но преломляются слабее, чем более короткие волны (фиолетовые).

Дисперсионные призмы используются для разложения света на составляющие его спектральные цвета, поскольку показатель преломления зависит от длины волны ; белый свет, входящий в призму, представляет собой смесь различных длин волн, каждая из которых преломляется немного по-разному. Синий свет замедляется больше, чем красный, и поэтому будет преломляться больше, чем красный.

Спектральная дисперсия — наиболее известное свойство оптических призм, хотя и не самая частая цель использования оптических призм на практике.

Отражающий

Отражающие призмы используются для отражения света, чтобы переворачивать, инвертировать, вращать, отклонять или смещать световой луч. Обычно они используются для возведения изображения в бинокль или однообъективный зеркальный фотоаппарат — без призм изображение было бы перевернутым для пользователя.

Отражательные призмы используют полное внутреннее отражение для достижения почти идеального отражения света, падающего на грани под достаточно косым углом. Призмы обычно изготавливаются из оптического стекла , что в сочетании с антибликовым покрытием входных и выходных граней приводит к значительно меньшим потерям света, чем у металлических зеркал.

Расщепление луча

Различные тонкопленочные оптические слои могут быть нанесены на гипотенузу одной прямоугольной призмы и приклеены к другой призме для формирования светоделительного куба. Общая оптическая производительность такого куба определяется тонким слоем.

По сравнению с обычной стеклянной подложкой стеклянный куб обеспечивает защиту тонкопленочного слоя с обеих сторон и лучшую механическую устойчивость. Куб также может устранить эталонные эффекты , отражение с обратной стороны и небольшое отклонение луча.

Поляризационный

Другой класс образован поляризационными призмами , которые используют двойное лучепреломление для разделения луча света на компоненты с различной поляризацией . В видимой и УФ-областях они имеют очень низкие потери, а их коэффициент затухания обычно превышает , что превосходит другие типы поляризаторов . Они могут использовать или не использовать полное внутреннее отражение;

Обычно они изготавливаются из двулучепреломляющего кристаллического материала, такого как кальцит , но для УФ-применения могут потребоваться и другие материалы, такие как кварц и α-BBO, а другие ( MgF2 , YVO4 и TiO2 ) расширяют пропускание дальше в инфракрасный спектральный диапазон.

Призмы из изотропных материалов, таких как стекло, также изменят поляризацию света, поскольку частичное отражение под косыми углами не сохраняет соотношение амплитуд (и фаз) s- и p-поляризованных компонентов света, что приводит к общей эллиптической поляризации . Это, как правило, нежелательный эффект дисперсионных призм. В некоторых случаях этого можно избежать, выбрав геометрию призмы, в которой свет входит и выходит под перпендикулярным углом, путем компенсации с помощью неплоской траектории света или путем использования p-поляризованного света.

Полное внутреннее отражение изменяет только взаимную фазу между s- и p-поляризованным светом. При правильно выбранном угле падения эта фаза близка к .

Деполяризаторы

Двулучепреломляющие кристаллы можно собрать таким образом, чтобы это привело к кажущейся деполяризации света.

Деполяризация не наблюдалась бы для идеальной монохроматической плоской волны , поскольку фактически оба устройства превращают сниженную временную или пространственную когерентность , соответственно, пучка в декогерентность его поляризационных компонентов.

Другие применения

Полное внутреннее отражение в призмах находит многочисленные применения в оптике, плазмонике и микроскопии. В частности:

Другие применения призм основаны на преломлении отклоняющего луча:

В оптометрии

Смещая корректирующие линзы вне оси , изображения, видимые через них, могут смещаться таким же образом, как призма смещает изображения. Специалисты по коррекции зрения используют призмы, а также линзы вне оси для лечения различных ортоптических проблем:

Призматические очки с одной призмой выполняют относительное смещение двух глаз, тем самым корректируя эзо-, экзо-, гипер- или гипотропию.

Напротив, очки с призмами одинаковой силы для обоих глаз, называемые ярмовыми призмами (также: сопряженные призмы , окружающие линзы или очки для повышения производительности ), смещают поле зрения обоих глаз в одинаковой степени. [5]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Определение BIPRISM". Merriam-Webster . 6 февраля 2023 г. Получено 9 февраля 2023 г.
  2. ^ "Эксперимент с бипризмой Френеля - Волновая оптика, Физика". eSaral . 6 мая 2022 . Получено 13 ноября 2023 .
  3. ^ Дункан, Б.Д.; Бос, П.Дж.; Серган, В. (2003). «Широкоугольное ахроматическое призматическое управление лучом для инфракрасных противодействий». Opt. Eng . 42 (4): 1038–1047. Bibcode : 2003OptEn..42.1038D. doi : 10.1117/1.1556393.
  4. ^ Лёнен, Ник (февраль 2012 г.). Строительство деревянных лодок: как построить парусную лодку класса «Дракон». FriesenPress. ISBN 9781770974067.
  5. ^ Каплан, М.; Кармоди, Д.П.; Гайдос, А. (1996). «Изменения постуральной ориентации при аутизме в ответ на окружающие линзы». Детская психиатрия и развитие человека . 27 (2): 81–91. doi :10.1007/BF02353802. PMID  8936794. S2CID  37007723.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки