Prizma (optika)

Trougaona prizma, razlaže (vrši disperziju) svetlosti

U optici, prizma je transparentan optički element sa ravnim ispoliranim površinama, koji prelama svetlost. Tačan ugao između površina zavisi od same primene prizme. Tradicionalan geometrijski oblik je oblik trougaone prizme sa trouglom kao bazom i pravougaonicima kao stranama, pa se često sintagma „prizma“ odnosi na ovaj tip. Neke vrste optičkih prizmi nemaju oblik geometrijske prizme. Prizme se najčešće prave od stakla, dok mogu biti napravljene od bilo kojeg materijala koji je transparentan za talasnu dužinu za koju je predviđena primena. Prizma se može koristiti za razlaganje polihromatske (bele) svetlosti na više boja (primer. dugine boje). Isto tako mogu se koristiti za prelamanje svetlosti ili razlaganje svetlosnog snopa na komponente različite polarizacije.

Tipovi

Disperzivno

Poređenje spektra dobijenih sa difrakcione rešetke difrakcijom (1), i prizme refrakcijom (2). Duže talasne dužine (crvene) se više prelamaju, ali manje od kraćih talasnih dužina (ljubičasta).

Glavni članak: Disperzivna prizma

Disperzivne prizme se koriste za razbijanje svetlosti na njene sastavne spektralne boje jer indeks prelamanja zavisi od talasne dužine; bela svetlost koja ulazi u prizmu je mešavina različitih talasnih dužina, od kojih se svaka malo drugačije prelama. Plavo svetlo je usporeno više od crvenog svetla i stoga će biti prelomljeno više od crvenog svetla.

• Trostrana prizma
• Amajkaj prizma i druge vrste složenih prizmi
• Litrova prizma sa ogledalom na zadnjoj strani
• Pelin–Brokova prizma
• Abiova prizma
• Grizma, disperzivna prizma sa difrakcionom rešetkom na površini
• Feri prizma

Spektralna disperzija je najpoznatije svojstvo optičkih prizmi, iako nije najčešća svrha upotrebe optičkih prizmi u praksi.

Reflektirajuće

Reflektujuće prizme se koriste za reflektovanje svetlosti, kako bi se svetlosni snop preokrenuo, rotirao, odstupio ili pomerio. Obično se koriste za postavljanje slike u dvogledima ili refleksnim kamerama sa jednim sočivom – bez prizmi slika bi bila naopačke za korisnika.

Reflektujuće prizme koriste potpunu unutrašnju refleksiju da bi postigle skoro savršenu refleksiju svetlosti koja udara u fasete pod dovoljno kosim uglom. Prizme su obično napravljene od optičkog stakla koje, u kombinaciji sa antirefleksnim premazom ulaznih i izlaznih lica, dovodi do znatno nižeg gubitka svetlosti od metalnih ogledala.

• Neparan broj refleksija, projektovanje okrenute slike (preslikane)
  • trouglasti prizmatični reflektor, projektuje sliku bočno (hromatska disperzija je nula u slučaju okomitog ulaznog i izlaznog upada)
  • Krovna pentaprizma projektuje sliku bočno okrenutu duž druge ose
  • Dove prizma projektuje sliku napred
  • Retroreflektor sa ugaonom kockom projektuje sliku unazad
• Paran broj odraza, slika se projektuje uspravno (bez promene u rukovanju; može ili ne mora da bude rotirana)
  • Poro prizma projektuje sliku unazad i pomera je
  • Poro–Abiova prizma projektuje sliku napred, rotiranu za 180° i pomerenu
  • Pergerova prizma razvoj zasnovan na Poro–Abiovoj prizmi, projektuje sliku napred, rotiranu za 180° i pomerenu
  • Abi–Kenigova prizma projektuje sliku napred, rotiranu za 180° i kolinearno (4 unutrašnje refleksije [2 refleksije su na ravni krova])
  • Bauernfindova prizma projektuje sliku bočno (nagnuto za 45°)
  • Amajkaj krovna prizma projektuje sliku bočno
  • Pentaprizma projektuje sliku bočno
  • Šmit-Pečanova prizma projektuje sliku napred, rotiranu za 180° (6 odsjaja [2 odraza su na ravnim krovovima]; sastavljena od Bauernfindovog dela i Šmitovog dela)
  • Apendalova prizma projektuje sliku napred, rotiranu za 180° i kolinearno (6 refleksija [2 refleksije su na ravnim krovovima]); sastavljena od 3 prizme povezane zajedno)

Razdeljivač zraka

Za više informacija pogledajte: Razdeljivač zraka

Različiti optički slojevi tankog filma mogu se naneti na hipotenuzu jedne prizme pod pravim uglom i zacementirati na drugu prizmu da bi se formirala kocka za razdvajanje snopa. Ukupne optičke performanse takve kocke su određene tankim slojem.

U poređenju sa uobičajenom staklenom podlogom, staklena kocka obezbeđuje zaštitu tankoslojnog sloja sa obe strane i bolju mehaničku stabilnost. Kocka takođe može eliminisati efekte etalona, refleksiju sa zadnje strane i blago skretanje zraka.

• filteri dihroične boje formiraju dihroičnu prizmu
• Polarizacioni kockasti razdelnici snopa imaju niži odnos ekstinkcije od dvolomnih, ali su jeftiniji
• Delimično metalizovana ogledala obezbeđuju nepolarizovane razdelnike snopa
• Vazdušni jaz – Kada su hipotenuze dve trouglaste prizme naslagane veoma blizu jedna drugoj sa vazdušnim rasporom, frustrirana ukupna unutrašnja refleksija u jednoj prizmi omogućava spajanje dela zračenja u talas koji se širi u drugoj prizmi. Snaga koja se prenosi eksponencijalno opada sa širinom jaza, tako da se može podesiti na mnogo redova veličine pomoću mikrometrijskog zavrtnja.

Druge upotrebe

Potpuna unutrašnja refleksija u prizmama nalazi brojne upotrebe kroz optiku, plazmoniku i mikroskopiju. Naročito:

• Prizme se koriste za spajanje svetlosti koja se širi na površinske plazmone. Ili je hipotenuza trouglaste prizme metalizovana (Krečmanova konfiguracija), ili je evanescentni talas spojen na veoma blisku metalnu površinu (Otova konfiguracija).
• Neki laserski aktivni medijumi mogu se formirati kao prizma gde snop pumpe niskog kvaliteta ulazi u prednju stranu, dok pojačani snop prolazi kroz totalnu unutrašnju refleksiju pod dodirnim udarom. Takav dizajn je manje podložan toplotnom stresu i lako se pumpa pomoću laserskih dioda velike snage.

Druge upotrebe prizmi su zasnovane na njihovom prelamanju snopa:

• Klinaste prizme se koriste za odbijanje snopa monohromatskog svetla pod određenim uglom. Par takvih prizmi se može koristiti za upravljanje snopom; rotacijom prizmi snop se može skrenuti u bilo koji željeni ugao unutar konusnog „polja pažnje”. Najčešće nađena implementacija je par Rislijevih prizma.
• Prozirni prozori, na primer, vakuum komore ili kivete takođe mogu biti blago klinasti (10' − 1°). Iako ovo ne smanjuje refleksiju, ono potiskuje Fabri-Perotove smetnje koje bi inače modulirale njihov spektar prenosa.
• Anamorfni par sličnih, ali asimetrično postavljenih prizmi takođe može promeniti profil grede. Ovo se često koristi za pravljenje okruglog snopa od eliptičnog izlaza laserske diode. Sa monohromatskim svetlom, mala hromatska disperzija koja proizilazi iz različitih nagiba klina nije problem.
• Palubne prizme su korišćene na jedrenjacima da dovedu dnevnu svetlost ispod palube, pošto sveće i kerozinske lampe predstavljaju opasnost od požara na drvenim brodovima.

Vidi još

• Direktna metoda prizme
• Sočivo (optika)
• ogledalo
• Monohromator
• prelamanje svetlosti

Literatura

• Hecht, Eugene (2001). Optics (4th izd.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5. 
• H. W. Kroto, Molecular Rotation Spectra, Wiley, New York, 1975 (Reprinted by Dover 1992)
• Philip R. Bunker and Per Jensen, Molecular Symmetry and Spectroscopy, NRC Research Press, Ottawa, 1998 [1]. ISBN 9780660196282.
• D. Papoušek and M. R. Aliev, Molecular Vibrational-Rotational Spectra Elsevier, Amsterdam, 1982
• E. B. Wilson, J. C. Decius, and P. C. Cross, Molecular Vibrations, McGraw-Hill, New York, 1955 (Reprinted by Dover 1980)
• Herrmann, R.; C. Onkelinx (1986). „Quantities and units in clinical chemistry: Nebulizer and flame properties in flame emission and absorption spectrometry (Recommendations 1986)”. Pure and Applied Chemistry. 58 (12): 1737—1742. S2CID 96002955. doi:10.1351/pac198658121737. 
• Bartusiak, Marcia. (2017). Einstein's Unfinished Symphony: The Story of a Gamble, Two Black Holes, and a New Age of Astronomy. 10.12987/9780300228120.
• „1861: James Clerk Maxwell's greatest year”. King's College London. 18. 4. 2011. Arhivirano iz originala 22. 6. 2013. g. Pristupljeno 28. 3. 2013. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Crouch, Stanley; Skoog, Douglas A. (2007). Principles of instrumental analysis. Australia: Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-01201-6. 
• Mariani, Z.; Strong, K.; Wolff, M.; Rowe, P.; Walden, V.; Fogal, P. F.; Duck, T.; Lesins, G.; Turner, D. S.; Cox, C.; Eloranta, E.; Drummond, J. R.; Roy, C.; Turner, D. D.; Hudak, D.; Lindenmaier, I. A. (2012). „Infrared measurements in the Arctic using two Atmospheric Emitted Radiance Interferometers”. Atmospheric Measurement Techniques. 5 (2): 329—344. Bibcode:2012AMT.....5..329M. doi:10.5194/amt-5-329-2012 . 
• Evans, C. L.; Xie, X. S. (2008). „Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy: Chemical Imaging for Biology and Medicine”. Annual Review of Analytical Chemistry. 1: 883—909. Bibcode:2008ARAC....1..883E. PMID 20636101. doi:10.1146/annurev.anchem.1.031207.112754. 
• Orr, Brian; Haub, J. G.; Y. He; White, R. T. (2016). „Spectroscopic Applications of Pulsed Tunable Optical Parametric Oscillators”. Ur.: F. J. Duarte. Tunable Laser Applications (3rd izd.). Boca Raton: CRC Press. str. 17—142. ISBN 978-1-4822-6106-6. 
• Murray, Kermit K.; Boyd, Robert K.; Eberlin, Marcos N.; Langley, G. John; Li, Liang; Naito, Yasuhide (2013). „Definitions of terms relating to mass spectrometry (IUPAC Recommendations 2013)”. Pure and Applied Chemistry. 85 (7): 1. ISSN 0033-4545. doi:10.1351/PAC-REC-06-04-06 . 
• Sinitsyn, N. A.; Pershin, Y. V. (2016). „The theory of spin noise spectroscopy: a review”. Reports on Progress in Physics. 79 (10): 106501. Bibcode:2016RPPh...79j6501S. PMID 27615689. S2CID 4393400. arXiv:1603.06858 . doi:10.1088/0034-4885/79/10/106501. 
• Solli, D. R.; Chou, J.; Jalali, B. (2008). „Amplified wavelength–time transformation for real-time spectroscopy”. Nature Photonics. 2 (1): 48—51. Bibcode:2008NaPho...2...48S. doi:10.1038/nphoton.2007.253. 
• Chou, Jason; Solli, Daniel R.; Jalali, Bahram (2008). „Real-time spectroscopy with subgigahertz resolution using amplified dispersive Fourier transformation”. Applied Physics Letters. 92 (11): 111102. Bibcode:2008ApPhL..92k1102C. S2CID 53056467. arXiv:0803.1654 . doi:10.1063/1.2896652. 
• Bowers, Brian (2001). Sir Charles Wheatstone FRS: 1802-1875 (2nd izd.). IET. str. 207—208. ISBN 978-0-85296-103-2. 
• Brand, John C. D. (1995). Lines of Light: The Sources of Dispersive Spectroscopy, 1800 - 1930. Gordon and Breach Publishers. str. 57. ISBN 978-2884491624. 
• Wang, Xiping; Wacker, James P. (2006). „Using NIR Spectroscopy to Predict Weathered Wood Exposure Times” (PDF). WTCE 2006 – 9th World Conference on Timber Engineering. Arhivirano iz originala (PDF) 01. 03. 2021. g. Pristupljeno 25. 12. 2022. 
• Sher, D. (1968). „The Relativistic Doppler Effect”. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 62: 105. Bibcode:1968JRASC..62..105S. 
• „Germany and France Will Stop Chick Culling”. 22. 7. 2021. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• John M. Chalmers; Peter Griffiths, ur. (2006). Handbook of Vibrational Spectroscopy. New York: Wiley. ISBN 978-0-471-98847-2. doi:10.1002/0470027320. 
• Jerry Workman; Art Springsteen, ur. (1998). Applied Spectroscopy. Boston: Academic Press. ISBN 978-0-08-052749-9. 
• Kliger, David S. (1990). Polarized Light in Optics and Spectroscopy. Academic Press. ISBN 0-12-414975-8. 
• Skrabal, Peter M. (2012). Spectroscopy - An interdisciplinary integral description of spectroscopy from UV to NMR (e-book). ETH Zurich: vdf Hochschulverlag AG. ISBN 978-3-7281-3385-4. S2CID 244026324. doi:10.3218/3385-4. 
• Mann, James. "Austine Wood Comarow: Paintings in Polarized Light", Wasabi Publishing. 2005. ISBN 978-0976819806.
• Wolf, Mark J. P. (2008). The Video Game Explosion: A History from PONG to Playstation and Beyond. ABC-CLIO. str. 315. ISBN 978-0313338687. 
• Johnsen, Sönke (2012). The Optics of Life: A Biologist's Guide to Light in Nature. Princeton Univ. Press. str. 207—208. ISBN 978-0691139913. 
• Basu, Dipak (2000). Dictionary of Pure and Applied Physics. CRC Press. str. 142—143. ISBN 1420050222. 
• Gåsvik, Kjell J. (2003). Optical Metrology (3rd izd.). John Wiley and Sons. str. 219—221. ISBN 0470846704. 

Spoljašnje veze

• „Prism”. Encyclopædia Britannica (na jeziku: engleski). 22 (11 izd.). 1911. str. 361. 
• Java applet of refraction through a prism