At se lyset med optiske prismer

Prismer er grundlæggende optiske komponenter, der udnytter gennemsigtige materialers brydningsegenskaber til at bøje og sprede lysstråler. Et prisme indeholder mindst to polerede optiske overflader, der bryder lys baseret på ændringer i brydningsindeks mellem prisme og luft. Prismer manipulerer lys til applikationer, herunder spektroskopi, lasere, mikroskopi og afstandsmåling.

Isaac Newton brugte først trekantede glasprismer i optiske eksperimenter i 1600-tallet. Newton rettede sollys gennem et prisme og observerede de spektrale farver adskilt af spredning. Han konkluderede, at hvidt lys indeholder alle synlige bølgelængder. Moderne prismer udnytter kontrolleret fordeling og total intern refleksion til at filtrere, opdele, reflektere og dæmpe lys.

Brydningsindekset og spredningen af ​​prismeglasset bestemmer, hvor meget lysets bane bøjer ved luft-glas-grænsefladen. Tættere flintglas som SF6 udviser højere spredning end kronglas som BK7. Prismer til spektroskopi er optimeret til robust og ensartet fordeling for at sprede hvidt lys i klare spektralbånd. Amici prismer bruger to forskellige glastyper til at forstørre spektral adskillelse.

Retvinklede prismer omdirigerer indfaldende lysbaner 90 grader via total intern refleksion. Prismets hypotenus er belagt for fuldstændig refleksion. Porroprismer og pentaprismer anvender flere interne refleksioner til at invertere billeder eller ændre forstørrelsen. Tagprismer er kompakte retvinklede prismer, der er nyttige til kikkerter og periskoper.

Dueprismer roterer fotos omkring den optiske akse ved hjælp af flere interne refleksioner. De er kritiske komponenter i laserscanningssystemer, der stabiliserer roterende billeder på hovedet. Abbe-prismer afviger lyset som et dueprisme, men med reduceret kromatisk aberration til spektroskopisk brug.

Moderne prismefremstilling bruger præcisionsglasstøbning til at skabe komplekse prismearrays og næsten-net-formet optik med nøjagtige vinkler og lave omkostninger sammenlignet med slibning og polering. Optiske belægninger forbedrer transmissionen gennem prismer og muliggør polariseringsstrålesplitterterninger.

Fra at optrevle lysets konstituerende farver til at styre laserstråler, fortsætter prismer med at fremme optiske applikationer gennem deres alsidige evne til at manipulere lysets vej og egenskaber. Nye prismegeometrier og nye glassammensætninger udvider funktionaliteten af ​​sansning, billeddannelse, data og energitransmission yderligere.