In der Optik ist ein Prisma ein durchsichtiges optisches Element mit der Wohnung, polierte Oberflächen, die Licht brechen. Die genauen Winkel zwischen den Oberflächen hängen von der Anwendung ab. Die traditionelle geometrische Gestalt ist die eines Dreiecksprismas mit und rechteckige Dreiecksgrundseiten, und im umgangssprachlichen Gebrauch "Prisma" beziehen sich gewöhnlich auf diesen Typ. Einige Typen des optischen Prismas sind nicht tatsächlich in Form geometrischer Prismen. Prismen können von jedem Material gemacht werden, das zu den Wellenlängen durchsichtig ist, für die sie entworfen werden. Typische Materialien schließen Glas, Plastik und fluorite ein.

Ein Prisma kann verwendet werden, um Licht in seine konstituierenden geisterhaften Farben (die Farben des Regenbogens) zu zerbrechen. Prismen können auch verwendet werden, um Licht zu widerspiegeln, oder Licht in Bestandteile mit verschiedenen Polarisationen zu spalten.

Wie Prismen arbeiten

Leichte Änderungsgeschwindigkeit weil bewegt es sich von einem Medium bis einen anderen (zum Beispiel, von Luft ins Glas des Prismas). Diese Geschwindigkeitsänderung veranlasst das Licht, gebrochen zu werden und ins neue Medium in einem verschiedenen Winkel (Grundsatz von Huygens) einzugehen. Der Grad des Verbiegens des Pfads des Lichtes hängt vom Winkel ab, den der Ereignis-Lichtstrahl mit der Oberfläche, und auf dem Verhältnis zwischen den Refraktionsindizes der zwei Medien (das Gesetz von Snell) macht. Der Brechungsindex von vielen Materialien (wie Glas) ändert sich mit der Wellenlänge oder Farbe des Lichtes verwendet, ein als Streuung bekanntes Phänomen. Das veranlasst Licht von verschiedenen Farben, verschieden gebrochen zu werden und das Prisma in verschiedenen Winkeln zu verlassen, eine einem Regenbogen ähnliche Wirkung schaffend. Das kann verwendet werden, um einen Balken des weißen Lichtes in sein konstituierendes Spektrum von Farben zu trennen. Prismen werden allgemein Licht über eine viel größere Frequenzbandbreite verstreuen als Beugung gratings, sie nützlich für die Spektroskopie des breiten Spektrums machend. Außerdem leiden Prismen unter Komplikationen nicht, die daraus entstehen, auf geisterhafte Ordnungen überzugreifen, die alle gratings haben.

Prismen werden manchmal für das innere Nachdenken an den Oberflächen aber nicht für die Streuung verwendet. Wenn das Licht innerhalb des Prismas eine der Oberflächen in einem genug steilen Winkel schlägt, kommt inneres Gesamtnachdenken vor, und das ganze Licht wird widerspiegelt. Das macht ein Prisma einen nützlichen Ersatz für einen Spiegel in einigen Situationen.

Abweichungswinkel und Streuung

Strahl-Winkelabweichung und Streuung durch ein Prisma können durch die Nachforschung eines Beispielstrahls durch das Element und das Verwenden des Gesetzes von Snell an jeder Schnittstelle bestimmt werden. Für das am Recht gezeigte Prisma werden die angezeigten Winkel durch gegeben

\theta' _0 &= \, \text {arcsin} \Big (\frac {n_0} {n_1} \, \sin \theta_0 \Big) \\

\theta_1 &= \theta' _0 - \alpha \\

\theta' _1 &= \, \text {arcsin} \Big (\frac {n_1} {n_2} \, \sin \theta_1 \Big) \\

\theta_2 &= \theta' _1 + \alpha

\end {richten} </Mathematik> {aus}.

Für ein Prisma in Luft. Wenn man definiert, wird der Abweichungswinkel durch gegeben

Wenn der Einfallswinkel und Prisma-Spitze-Winkel sowohl klein sind, als auch. Das erlaubt der nichtlinearen Gleichung im Abweichungswinkel, durch näher gekommen zu werden

Der Abweichungswinkel hängt von Wellenlänge durch n ab, so für ein dünnes Prisma ändert sich der Abweichungswinkel mit der Wellenlänge gemäß

Prismen und die Natur des Lichtes

Vor Isaac Newton wurde es geglaubt, dass weißes Licht farblos war, und dass das Prisma selbst die Farbe erzeugt hat. Die Experimente von Newton haben demonstriert, dass alle Farben bereits im Licht auf eine heterogene Mode bestanden haben, und dass "Körperchen" (Partikeln) des Lichtes gefächelt wurden, weil Partikeln mit verschiedenen Farben mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch das Prisma gereist sind. Es war nur später, dass Young und Fresnel die Partikel-Theorie von Newton mit der Wellentheorie von Huygens verbunden haben, um zu zeigen, dass Farbe die sichtbare Manifestation der Wellenlänge des Lichtes ist.

Newton hat seinen Beschluss erreicht, indem er die rote Farbe von einem Prisma bis ein zweites Prisma passiert hat, und hat die Farbe unverändert gefunden. Davon hat er beschlossen, dass die Farben bereits im eingehenden Licht — so da sein müssen, hat das Prisma Farben nicht geschaffen, aber hat bloß Farben getrennt, die bereits dort sind. Er hat auch eine Linse und ein zweites Prisma verwendet, um das Spektrum zurück ins weiße Licht wieder zusammenzusetzen. Dieses Experiment ist ein klassisches Beispiel der während der wissenschaftlichen Revolution eingeführten Methodik geworden. Die Ergebnisse dieses Experimentes haben drastisch das Feld der Metaphysik umgestaltet, zur Vorwahl von John Locke gegen die sekundäre Qualitätsunterscheidung führend.

Newton hat Prisma-Streuung im großen Detail in seinem Buch Opticks besprochen. Er hat auch den Gebrauch von mehr als einem Prisma eingeführt, um Streuung zu kontrollieren. Die Beschreibung von Newton seiner Experimente auf der Prisma-Streuung war qualitativ, und ist ziemlich lesbar. Eine quantitative Beschreibung der Streuung des vielfachen Prismas war nicht erforderlich, bis vielfache Prisma-Laserbalken-Expander in den 1980er Jahren eingeführt wurden.

Typen von Prismen

Prismen von Dispersive

Prismen von Dispersive werden verwendet, um Licht in seine konstituierenden geisterhaften Farben zu zerbrechen, weil der Brechungsindex von Frequenz abhängt; das weiße Licht, das ins Prisma eingeht, ist eine Mischung von verschiedenen Frequenzen, von denen jede ein bisschen verschieden gebogen wird. Blaues Licht wird mehr verlangsamt als roter Licht und wird deshalb mehr gebogen als roter Licht.

• Dreiecksprisma
• Prisma von Abbe
• Pellin-Broca Prisma
• Prisma von Amici
• Zusammengesetztes Prisma

Die Vergitterung und Prisma mountings

Es gibt sechs Vergitterung/Prisma congurations, die, wie man betrachtet, "Klassiker" sind:

• Paschen-Runge
• Adler
• Wadsworth
• Ebert-Fasti
• Littrow
• Pfund

Grisms (Prismen reibend)

Beugung gratings kann auf Prismen wiederholt werden, um knirschende Prismen, genannt "grisms" zu bilden. Eine Übertragung grism ist ein nützlicher Bestandteil in einem astronomischen Fernrohr, Beobachtung von Sternspektren erlaubend. Eine auf ein Prisma wiederholte Nachdenken-Vergitterung erlaubt Licht, innerhalb des Prisma-Mediums zu beugen, das die Streuung durch das Verhältnis des Brechungsindexes dieses Mediums zu dieser von Luft vergrößert.

Reflektierende Prismen

Reflektierende Prismen werden verwendet, um Licht, zum Beispiel im Fernglas und den prismatischen Zielen-Kompassen zu widerspiegeln.

• Pentaprism
• Prisma von Porro
• Prisma von Porro-Abbe
• Prisma von Abbe-Koenig
• Prisma von Schmidt-Pechan
• Taube-Prisma
• Prisma von Dichroic
• Dach-Prisma von Amici

Polarisierung von Prismen

Dort polarisieren auch Prismen, die einen Lichtstrahl in Bestandteile der unterschiedlichen Polarisation spalten können. Diese werden normalerweise aus einem birefringent kristallenen Material gemacht.

• Prisma von Nicol
• Prisma von Wollaston
• Prisma von Nomarski - eine Variante des Prismas von Wollaston mit Vorteilen in der Mikroskopie
• Prisma von Rochon
• Prisma von Sénarmont
• Prisma von Glan-Foucault
• Prisma von Glan-Taylor
• Prisma von Glan-Thompson

Ablenkung von Prismen

Keil-Prismen werden verwendet, um einen Lichtstrahl durch einen festen Winkel abzulenken. Ein Paar solcher Prismen kann für das Balken-Steuern verwendet werden; durch das Drehen der Prismen kann der Balken in jeden gewünschten Winkel innerhalb eines konischen "Feldes der Rücksicht" abgelenkt werden. Die meistens gefundene Durchführung ist ein Prisma-Paar von Risley.

Deck-Prismen wurden als Quellen des Lichtes unter dem Deck auf Segelschiffen verwendet, seitdem Kerzen und Leuchtpetroleum-Lampen Brandgefahr waren.

In optometry

Durch die Verschiebung von Verbesserungslinsen von der Achse können durch sie gesehene Images ebenso versetzt werden, dass ein Prisma Images versetzt. Augensorge-Fachleuten verwenden Prismen, sowie Linsen von der Achse, um verschiedene orthoptics Probleme zu behandeln:

• Diplopia
• Positive und negative Fusionsprobleme
• Positive Verhältnisanpassung und negative Verhältnisanpassungsprobleme

Siehe auch

• Minimale Abweichung
• Streuungstheorie des vielfachen Prismas
• Prisma-Kompressor
• Prisma-Dioptrie
• Prisma (Geometrie)
• Theorie von Farben
• Dreiecksprisma (Geometrie)
• Superprisma
• Augenglas-Vorschrift

Links

• Geometrie von zwei Prisma-Spektroskopen
• Java applet der Brechung durch ein Prisma
• Grisms (Prismen reibend)

• Grundsätzliche Optik - CVI Melles Griot

Weiterführende Literatur