Призмы

Различают призмы: преломляющие и полного внутреннего отражения.

Преломляющая призма — прозрачное тело, ограниченное двумя полированными пересекающимися под некоторым углом α плоскими гранями.

Преломляющую призму с малым преломляющим углом (α ≤ 6°) называют оптическим клином.

Рис.1

Угол отклонения луча призмой зависит от показателя преломления материала, из которого изготовлена призма, и значения преломляющего угла. Напомним, что при прохождении через призму луч разлагается на составные части спектра. Поэтому, чтобы сохранить резкость изображения предметов, рассматриваемых через призмы или клинья, необходимо создавать ахроматические призмы и клинья. Ахроматический клин состоит, как правило, из двух клиньев, изготовленных из разных сортов стекла и склеенных так, чтобы их преломляющие углы были обращены в противоположные стороны. Ахроматический клин отклоняет луч к основанию на угол ε, не разлагая его на составные части спектра.

Призмы полного внутреннего отражения — прозрачные многогранники с полированными гранями.

Рис.2

Представим, что луч идет от точки N₁ к N. Тогда угол падения луча будет i'₁, а угол преломления -i₁, причем i₁- i'₁, так как n₀<n. В случае постепенного увеличения угла падения i'₁ возрастает и угол i₁, достигая при некотором критическом угле i'₁ = 90°. При этом условии, как и во всех случаях, когда угол i'₁ больше критического, преломленный луч не наблюдается, и весь свет полностью отражается обратно в первую среду. Такое явление носит название полного внутреннего отражения. Для усиления эффекта отражения отражающие грани иногда серебрят.

Наиболее распространены следующие призмы полного внутреннего отражения:

Рис.3	Трехгранная призма — дает такое же изображение как одно зеркало, если отражает гипотенузная грань (верхнее изображение), если же отражение происходит от граней катетов (нижнее изображение), призма работает как система двух зеркал с углом между ними в 90°. При отражении от гипотенузной грани в случае поворота призмы на некоторый угол вокруг ребра с прямым углом луч повернется на двойной угол (как при повороте зеркала), при отражении от граней — катетов — поворот призмы не изменяет направления луча, так как происходит компенсация действия двух отражающих граней.
Рис.4	Система призм Поро I рода - состоит из двух трехгранных прямоугольных призм, ребра с прямыми углами которых взаимно перпендикулярны. Система поворачивает изображение на 180°, применяется в биноклях.
Рис.5	Ромбическая призма (нормальные сечения такой призмы — ромб) - смещает лучи, не изменяя их направление, как плоскопараллельная пластинка.
Рис.6	Пентапризма - пятиугольная призма, продолжение двух граней которой пересекается под углом 45°. Дает эффект системы двух зеркал, установленных под углом 45°, т.е. двухзеркального эккера, — изменяет направление луча на 90°.
Рис.7	Крышеобразная призма - имеет форму тетраэдра с углами между ребрами 90° и 45°. Дает полное обращение изображения, т. е. поворачивает его на 180°. Используется в оптических микроскопах, компенсаторах нивелиров, оптических калибровочных линиях светодальномеров и т.п.