Оптичні призми

ОПТИ́ЧНІ ПРИ́ЗМИ — оптичні елементи з про­зорого матеріалу для робочого діапазону довжин хвиль, у яких дві з протилежних граней не є паралельними. О. п. при­значені для простор. керува­н­ня світл. пучками, роз­кла­да­н­ня світла у спектр, поляризації світла, роз­щепле­н­ня оп­тич. пучків і компенсації оптич. різниці ходу. Явище дис­персії світла (роз­кла­да­н­ня світла у спектр) за допомогою О. п. спо­стерігали Пліній Старший і Анней Луцій Сенека у Римській імперії (1 ст. н. е.). Між 1664 та 1668 англ. фізик І. Ньютон здійснив перший цілеспрямований екс­перимент зі спо­стереже­н­ня цього явища за допомогою О. п. та пояснив його. О. п. для простор. керува­н­ня світл. пучками (від­биваючі О. п.) використовують для пере­верта­н­ня, інвертува­н­ня, оберта­н­ня зображе­н­ня та від­хиле­н­ня або зміще­н­ня світл. променів. Вони функціонують на основі ефекту повного внутр. від­бива­н­ня, а виготовляють їх пере­важно з оптич. скла. До від­биваючих О. п. зараховують призми з непар. кількістю від­бивань, що формують дзеркально-симетр. зображе­н­ня, а саме: трикут. призм. від­бивач, що проектує зображе­н­ня вбік (хроматична дис­персія дорівнює нулю у випадку перпендикуляр. входу та виходу); пента­призма з «дахом» від­хиляє зображе­н­ня на сталий кут, рівний 90°, без його дзеркал. від­ображе­н­ня; призма Дове — від­бивна призма, при­значена для оберта­н­ня зображе­н­ня при збережен­ні напрямку світла; кутовий кубіч. світловід­бивач від­биває падаючий промінь лише у зворот. напрямку. Від­биваючі О. п. з парною кількістю від­бивань, що формують не дзеркально-симетр. зображе­н­ня: призма Порро проектує пере­вернуте зображе­н­ня у зворот. напрямку, серед її різновидів — призми Перже-Порро та Порро-Аббе; призма Аббе-Кеніґа проектує пере­вернуте зображе­н­ня у напрямку пошире­н­ня вхід. ви­промінюва­н­ня; призма Бауернфайнда від­хиляє промінь на кут від 45° до 60°, залежно від її кон­струкції, при цьому зображе­н­ня не пере­вертається і дзеркально не від­ображається; призма Амічі з «дахом» від­хиляє промінь на 90° з одночас. пере­верта­н­ням зображе­н­ня; пента­призма від­хиляє зображе­н­ня на 90°; призма Шмідта-Пехана пере­вертає зображе­н­ня на кут 180° при збережен­ні напрямку пошире­н­ня оптич. променя. О. п., при­значені для роз­кла­да­н­ня світла в спектр (дис­перс. О. п.), використовують в оптич. спектро­скопії, їх виготовляють з оптич. скла типу флінт, що має велику дис­персію показника заломле­н­ня. До таких О. п. зараховують: трикутну призму, що пере­важно виготовляють у ви­гляді рівно­сторон. призми з кутом при вершині 60°; призму Амічі, для якої використовують 2 типи оптич. скла з різними показниками заломле­н­ня та дис­персії, і яка не змінює напрямку пошире­н­ня хвиль з певною довжиною; приз­му Літрова з дзеркалом на задній грані, в якій падаючий промінь світла, що входить під кутом Брюстера, за­знає мін. від­хиле­н­ня і, отже, макс. дис­персії; призму Пел­ліна-Брока (від­хиляюча О. п.) з по­стій. кутом від­хиле­н­ня променя певної довжина хвилі на кут 90°; призму Аббе, виготовлену таким чином, що промінь певної довжини хвилі від­хиляється на кут 60°; ґратк. призму, яка є по­єд­на­н­ням призми з дифракц. ґраткою, що не від­хиляє світло з ви­браною центр. довжиною хвилі; призму Фері, яка водночас з роз­кла­да­н­ням у спектр пучка променів забезпечує їх фокусува­н­ня, що досягається тим, що робочі грані призми викривлені, а одна з них є дзеркалом. О. п. для поляризації світла використовують дво­променезаломле­н­ня для роз­діле­н­ня променя світла на компоненти з різною поляризацією. При цьому в деяких з них використовують повне внутр. від­бива­н­ня. Поляризац. О. п. на основі повного внутр. від­бива­н­ня: призма Ніколя, що складається з паралелепіпеда, вирізаного із ісланд. шпату, роз­різаного під кутом 68° і склеєного канад. бальзамом; призма Ґлана-Том­псона, що складається з 2-х прямокут. кальцит. призм, скріплених разом своїми довгими гранями — оптичні осі кри­сталів кальциту паралельні та орієнтовані перпендикулярно до площини від­бива­н­ня, дво­променезаломле­н­ня роз­діляє світло, що потрапляє в призму, на два промені, пере­важно p-поляризований промінь за­знає повного внутр. від­бива­н­ня від межі кальцит-цемент, а проходить лише s-поляри­зований не­звичайний промінь; призма Ґлана-Фуко, що за кон­струкцією схожа на призму Ґлана-Том­псона, за винятком того, що дві прямокутні кальцит. призми роз­ділені повітряним прошарком; призма Ґлана-Тейлора складається з 2-х трикут. призм кальциту (або ін. дво­променезаломлюючого матеріалу), роз­ділених повітряним прошарком — оптичні осі кри­сталів кальциту роз­таш. паралельно площині від­бива­н­ня, повне внутр. від­бива­н­ня s-поляризованого світла від повітряного прошарку забезпечує те, що тільки p-поляризоване світло пропускається при­строєм. Поляризац. О. п., що виділяють промінь з певною ліній. поляризацією тільки за рахунок дво­променезаломле­н­ня: призма Рошона, яку виготовляють шляхом склеюва­н­ня 2-х призм з дво­променезаломлюючого матеріалу (кальциту), при цьому s-поляризоване світло від­хиляється, тоді як p-по­ляризована компонента поширюється без зміни напрямку; призма Сенармона, що подібна до призми Рошона з тією від­мін­ністю, що p-поляризоване світло від­хиляється, тоді як s-поляри­зована компонента поширюється без зміни напрямку. Поляризац. О. п., в яких обидва промені з різними ліній. поляризаціями від­хиляються за рахунок дво­променезаломле­н­ня: призма Вол­ластона складається з двох склеєних трикут. кальцит. призм із перпендикулярно орієнтованими оптич. осями, на виході з призми 2 промені з взаємно ортогонал. ліній. поляризаціями роз­ходяться під певним кутом (від 1° до 45°), значе­н­ня якого залежить від кута склеюва­н­ня та довжини світл. хвилі; призма Номарського, одна з трикутних призм якої є така ж як і у призмі Вол­ластона, а інша модифікована шляхом роз­різа­н­ня кри­стала таким чином, щоб оптична вісь була зорієнтована під кутом до плоскої поверх­ні призми, така модифікація забезпечує фокусува­н­ня світл. променів за ме­жами призми, що є пере­вагою такої призми у диференцій. інтерференційно-контраст. мікро­скопії (мікро­скопії Номарського); поляризац. призма з товстого анізотроп. кри­стала з плоско-паралел. гранями до­зволяє на виході з призми забезпечити паралел. пошире­н­ня променів з взаємно ортогонал. поляризаціями. О. п. для роз­щепле­н­ня оптич. пучків (світлоподіл. О. п.), при­значені для поділу оптич. променя на два промені, виготовляють склеюва­н­ням 2-х рівнобедрених прямих трикут. призм для формува­н­ня світлоподіл. куба. Заг. оптичні характеристики такого куба об­умовлені властивостями тонкошар. плівки, нанесеної між призмами. До них зараховують: не поляризаційний світлоподіл. куб, при­значений для поділу променя на два промені певної інтенсивності, який складається з двох О. п. та метал. плівки між ними, нанесеної на поверх­ню склеюва­н­ня; поляризац. кубіч. світлоподільник, що виготовляють з 2-х трикут. призм, роз­ділених ді­електр. покри­т­тям, при­значеним для роз­діле­н­ня падаючого неполяризованого монохроматич. променя на дві компоненти s- та p-поляризації; дихроїчна О. п., що роз­діляє світло на 2 пучки різної довжини хвилі, — система з дихроїч. призм утворює три­хро­їчну призму, що роз­діляє промені 3-х кольорів (пере­важно червоного, зеленого і синього), три­хро­їчна призма пере­важно складається з однієї або кількох скляних призм із дихроїч. оптич. покри­т­тями, що вибірково від­бивають або пропускають світло з різною довжиною хвилі; призма з регульованим повітряним прошарком, яку виготовляють з 2-х трикут. призм, в якій за рахунок зміни товщини прошарку порушується умова повного внутр. від­бива­н­ня, що дає змогу керувати інтенсивністю роз­ділених променів. О. п. для компенсації оптич. різниці ходу (компенсац. О. п.) використовують в лінійних і циркуляр. поляри­скопах. До них належать: призма (компенсатор) Солейля, що складається з 2-х кварц. клинів, з паралельно орієнтованими оптич. осями, та однієї кварц. пластини з оптич. віссю, перпендикулярною до оптич. осей клинів; призма (компенсатор) Бабіне, що складається з 2-х кварц. клинів, вирізаних таким чином, що оптичні осі в них є взаємно перпендикулярними, а клини можуть пере­міщатися один від­носно одного; призма (компенсатор) Вол­ластона, що є подібною до компенсатора Бабіне з тою різницею, що в цьому випадку клини є склеєними, а на поверх­ню клина нанесена шкала з нульовою від­міткою різниці ходу; призма (компенсатор) Райта, що складається з кварц. пластини і кварц. клина зі взаємно перпендикуляр. оптич. осями, а на похилу поверх­ню клина нанесена шкала.

Завантажити статтю