Призма (оптика)

Троугаона призма, разлаже (врши дисперзију) светлости

У оптици, призма је транспарентан оптички елемент са равним исполираним површинама, који прелама светлост. Тачан угао између површина зависи од саме примене призме. Традиционалан геометријски облик је облик троугаоне призме са троуглом као базом и правоугаоницима као странама, па се често синтагма „призма“ односи на овај тип. Неке врсте оптичких призми немају облик геометријске призме. Призме се најчешће праве од стакла, док могу бити направљене од било којег материјала који је транспарентан за таласну дужину за коју је предвиђена примена. Призма се може користити за разлагање полихроматске (беле) светлости на више боја (пример. дугине боје). Исто тако могу се користити за преламање светлости или разлагање светлосног снопа на компоненте различите поларизације.

Типови

Дисперзивно

Поређење спектра добијених са дифракционе решетке дифракцијом (1), и призме рефракцијом (2). Дуже таласне дужине (црвене) се више преламају, али мање од краћих таласних дужина (љубичаста).

Главни чланак: Дисперзивна призма

Дисперзивне призме се користе за разбијање светлости на њене саставне спектралне боје јер индекс преламања зависи од таласне дужине; бела светлост која улази у призму је мешавина различитих таласних дужина, од којих се свака мало другачије прелама. Плаво светло је успорено више од црвеног светла и стога ће бити преломљено више од црвеног светла.

• Тространа призма
• Амајкај призма и друге врсте сложених призми
• Литрова призма са огледалом на задњој страни
• Пелин–Брокова призма
• Абиова призма
• Гризма, дисперзивна призма са дифракционом решетком на површини
• Фери призма

Спектрална дисперзија је најпознатије својство оптичких призми, иако није најчешћа сврха употребе оптичких призми у пракси.

Рефлектирајуће

Рефлектујуће призме се користе за рефлектовање светлости, како би се светлосни сноп преокренуо, ротирао, одступио или померио. Обично се користе за постављање слике у двогледима или рефлексним камерама са једним сочивом – без призми слика би била наопачке за корисника.

Рефлектујуће призме користе потпуну унутрашњу рефлексију да би постигле скоро савршену рефлексију светлости која удара у фасете под довољно косим углом. Призме су обично направљене од оптичког стакла које, у комбинацији са антирефлексним премазом улазних и излазних лица, доводи до знатно нижег губитка светлости од металних огледала.

• Непаран број рефлексија, пројектовање окренуте слике (пресликане)
  • троугласти призматични рефлектор, пројектује слику бочно (хроматска дисперзија је нула у случају окомитог улазног и излазног упада)
  • Кровна пентапризма пројектује слику бочно окренуту дуж друге осе
  • Дове призма пројектује слику напред
  • Ретрорефлектор са угаоном коцком пројектује слику уназад
• Паран број одраза, слика се пројектује усправно (без промене у руковању; може или не мора да буде ротирана)
  • Поро призма пројектује слику уназад и помера је
  • Поро–Абиова призма пројектује слику напред, ротирану за 180° и померену
  • Пергерова призма развој заснован на Поро–Абиовој призми, пројектује слику напред, ротирану за 180° и померену
  • Аби–Кенигова призма пројектује слику напред, ротирану за 180° и колинеарно (4 унутрашње рефлексије [2 рефлексије су на равни крова])
  • Бауернфиндова призма пројектује слику бочно (нагнуто за 45°)
  • Амајкај кровна призма пројектује слику бочно
  • Пентапризма пројектује слику бочно
  • Шмит-Печанова призма пројектује слику напред, ротирану за 180° (6 одсјаја [2 одраза су на равним крововима]; састављена од Бауернфиндовог дела и Шмитовог дела)
  • Апендалова призма пројектује слику напред, ротирану за 180° и колинеарно (6 рефлексија [2 рефлексије су на равним крововима]); састављена од 3 призме повезане заједно)

Раздељивач зрака

За више информација погледајте: Раздељивач зрака

Различити оптички слојеви танког филма могу се нанети на хипотенузу једне призме под правим углом и зацементирати на другу призму да би се формирала коцка за раздвајање снопа. Укупне оптичке перформансе такве коцке су одређене танким слојем.

У поређењу са уобичајеном стакленом подлогом, стаклена коцка обезбеђује заштиту танкослојног слоја са обе стране и бољу механичку стабилност. Коцка такође може елиминисати ефекте еталона, рефлексију са задње стране и благо скретање зрака.

• филтери дихроичне боје формирају дихроичну призму
• Поларизациони коцкасти разделници снопа имају нижи однос екстинкције од дволомних, али су јефтинији
• Делимично метализована огледала обезбеђују неполаризоване разделнике снопа
• Ваздушни јаз – Када су хипотенузе две троугласте призме наслагане веома близу једна другој са ваздушним распором, фрустрирана укупна унутрашња рефлексија у једној призми омогућава спајање дела зрачења у талас који се шири у другој призми. Снага која се преноси експоненцијално опада са ширином јаза, тако да се може подесити на много редова величине помоћу микрометријског завртња.

Друге употребе

Потпуна унутрашња рефлексија у призмама налази бројне употребе кроз оптику, плазмонику и микроскопију. Нарочито:

• Призме се користе за спајање светлости која се шири на површинске плазмоне. Или је хипотенуза троугласте призме метализована (Кречманова конфигурација), или је еванесцентни талас спојен на веома блиску металну површину (Отова конфигурација).
• Неки ласерски активни медијуми могу се формирати као призма где сноп пумпе ниског квалитета улази у предњу страну, док појачани сноп пролази кроз тоталну унутрашњу рефлексију под додирним ударом. Такав дизајн је мање подложан топлотном стресу и лако се пумпа помоћу ласерских диода велике снаге.

Друге употребе призми су засноване на њиховом преламању снопа:

• Клинасте призме се користе за одбијање снопа монохроматског светла под одређеним углом. Пар таквих призми се може користити за управљање снопом; ротацијом призми сноп се може скренути у било који жељени угао унутар конусног „поља пажње”. Најчешће нађена имплементација је пар Рислијевих призма.
• Прозирни прозори, на пример, вакуум коморе или кивете такође могу бити благо клинасти (10' − 1°). Иако ово не смањује рефлексију, оно потискује Фабри-Перотове сметње које би иначе модулирале њихов спектар преноса.
• Анаморфни пар сличних, али асиметрично постављених призми такође може променити профил греде. Ово се често користи за прављење округлог снопа од елиптичног излаза ласерске диоде. Са монохроматским светлом, мала хроматска дисперзија која произилази из различитих нагиба клина није проблем.
• Палубне призме су коришћене на једрењацима да доведу дневну светлост испод палубе, пошто свеће и керозинске лампе представљају опасност од пожара на дрвеним бродовима.

Види још

• Директна метода призме
• Сочиво (оптика)
• огледало
• Монохроматор
• преламање светлости

Литература

• Hecht, Eugene (2001). Optics (4th изд.). 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. Архивирано из оригинала 22. 6. 2013. г. Приступљено 28. 3. 2013. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• 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”. Ур.: F. J. Duarte. Tunable Laser Applications (3rd изд.). Boca Raton: CRC Press. стр. 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 изд.). IET. стр. 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. стр. 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. Архивирано из оригинала (PDF) 01. 03. 2021. г. Приступљено 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 одржавање: Формат датума (веза)
• John M. Chalmers; Peter Griffiths, ур. (2006). Handbook of Vibrational Spectroscopy. New York: Wiley. ISBN 978-0-471-98847-2. doi:10.1002/0470027320. 
• Jerry Workman; Art Springsteen, ур. (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. стр. 315. ISBN 978-0313338687. 
• Johnsen, Sönke (2012). The Optics of Life: A Biologist's Guide to Light in Nature. Princeton Univ. Press. стр. 207—208. ISBN 978-0691139913. 
• Basu, Dipak (2000). Dictionary of Pure and Applied Physics. CRC Press. стр. 142—143. ISBN 1420050222. 
• Gåsvik, Kjell J. (2003). Optical Metrology (3rd изд.). John Wiley and Sons. стр. 219—221. ISBN 0470846704. 

Спољашње везе

• „Prism”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 22 (11 изд.). 1911. стр. 361. 
• Java applet of refraction through a prism