Увидеть свет с помощью оптических призм

Призмы — это фундаментальные оптические компоненты, которые используют преломляющие свойства прозрачных материалов для изгиба и рассеивания световых лучей. Призма содержит как минимум две полированные оптические поверхности, которые преломляют свет за счет изменений показателя преломления между призмой и воздухом. Призмы управляют светом для таких приложений, как спектроскопия, лазеры, микроскопия и дальномер.

Исаак Ньютон впервые использовал треугольные стеклянные призмы в оптических экспериментах в 1600-х годах. Ньютон направлял солнечный свет через призму, наблюдая спектральные цвета, разделенные дисперсией. Он пришел к выводу, что белый свет содержит все видимые длины волн. Современные призмы используют контролируемое распределение и полное внутреннее отражение для фильтрации, разделения, отражения и ослабления света.

Показатель преломления и дисперсия стекла призмы определяют, насколько сильно изгибается путь света на границе раздела воздух-стекло. Более плотные кремневые стекла, такие как SF6, имеют более высокую дисперсию, чем кронные стекла, такие как BK7. Призмы для спектроскопии оптимизированы для надежного и равномерного распределения белого света в четких спектральных диапазонах. В призмах Амичи используются два разных типа стекла для увеличения спектрального разделения.

Прямоугольные призмы перенаправляют путь падающего света на 90 градусов за счет полного внутреннего отражения. Гипотенуза призмы покрыта покрытием для полного отражения. Призмы Порро и пентапризмы используют множественные внутренние отражения для инвертирования изображений или изменения увеличения. Руф-призмы — это компактные прямоугольные призмы, которые можно использовать в биноклях и перископах.

Призмы Dove вращают фотографии вокруг оптической оси, используя множественные внутренние отражения. Они являются важнейшими компонентами систем лазерного сканирования, стабилизируя перевернутые вращающиеся изображения. Призмы Аббе отклоняют свет, как призма голубя, но с уменьшенной хроматической аберрацией для спектроскопических целей.

В современном производстве призм используется прецизионное формование стекла для создания сложных массивов призм и оптики, близкой к сетчатой, с точными углами и низкими затратами по сравнению с шлифовкой и полировкой. Оптические покрытия улучшают пропускание через призмы и позволяют использовать поляризационные светоделители.

От определения составляющих цветов света до управления лазерными лучами — призмы продолжают совершенствовать оптические приложения благодаря своей универсальной способности манипулировать путем и свойствами света. Новая геометрия призм и новый состав стекла еще больше расширяют функциональные возможности зондирования, визуализации, передачи данных и энергии.