Pryzmat

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ten artykuł dotyczy zagadnienia z dziedziny optyki. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.
Widmo światła białego (dziennego), uzyskane za pomocą pryzmatu szklanego równobocznego
Rozszczepienie światła białego w pryzmacie o dużej i małej dyspersji.

Pryzmatbryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem (tzw. kątem łamiącym pryzmatu).

Używany w optyce do zmiany kierunku biegu fal świetlnych, a poprzez to, że zmiana kierunku zależy od długości fali, jest używany do analizy widmowej światła. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia pozwala użyć pryzmatu jako idealnego elementu odbijającego światło. Pryzmaty wykorzystywane są w produkcji wielu urządzeń optycznych, np.: lornetek, peryskopów.

Dający najszerszą tęczę pryzmat wykonany ze szkła kwarcowego ma kąt między ścianami wynoszący 62°, ze szkła crown ZN – 78°, a ze szkła flint – ok. 82°-86°[potrzebny przypis].

Szczególne rodzaje pryzmatów:

Kąt załamania w pryzmacie[edytuj]

Bieg promienia świetlnego przez pryzmat.

Kąt odchylenia promienia i dyspersji przez pryzmat można określić za pomocą prawa Snelliusa na powierzchniach pryzmatu.

.

Dla pryzmatu, którego obie powierzchnie stykają się z tą samą substancją oba współczynniki załamania są takie same, wprowadza się wówczas względny współczynnik załamania ośrodków n, kąt załamania promienia jest określony przez:

Jeśli kąta padania promienia na pryzmat i kąt między płaszczyznami łamiącymi pryzmatu są niewielkie, to powyższa wzór można przybliżyć wzorem

gdzie:

– kąt padania promienia padającego na pryzmat,
– kąt padania promienia wychodzącego z pryzmatu,
– kąt załamania promienia padającego na pryzmat,
– kąt załamania promienia wychodzącego z pryzmatu,
n0, n1, n2 – współczynnik załamania kolejnych ośrodków przez które biegnie promień,

Minimalny kąt załamania pryzmatu[edytuj]

Promień przechodząc przez pryzmat ulega najmniejszemu odchyleniu gdy kąt padania promienia na pryzmat jest równy kątowi wyjścia promienia z pryzmatu wówczas:

Zjawisko to ma wpływ na zjawiska optyczne w atmosferze takie jak halo i tęcza. Gdy promień świetlny przechodząc przez kryształu lodu przechodzi przez ścianki nachylone do siebie pod kątem 60°, to minimalne odchylenie promienia jest równe 22°, i odpowiada za tworzenie się halo 22°[1]. Gdy promień przechodzi przez ścianki prostopadłe do siebie, to minimalny kąt odchylenia jest równy 46°, i odpowiada za tworzenie się Halo 46°[2].

Kąt graniczny całkowitego wewnętrznego odbicia[edytuj]

Całkowite wewnętrzne odbicie w pryzmacie

Jeżeli kąt padania promienia świetlnego wychodzącego z pryzmatu na płaszczyznę jest większy od kąta granicznego, to promień nie wychodzi z pryzmatu a ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu. Sytuacja ta zachodzi gdy:

lub

Jeżeli dany pryzmat ma być użyty jako równoramienny pryzmat odbiciowy, w którym światło pada prostopadle na podstawę, by zaszło w nim całkowite wewnętrzne odbicie, to kąt przy podstawie tego pryzmatu musi spełniać warunek:

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. 22° Halo Formation. [dostęp 2012-11-04].
  2. 46° Halo Formation. [dostęp 2012-11-04].