Caracteristici cheie și geometrie
· Forma: Este un triunghi dreptunghic in sectiune transversala, cu trei fete dreptunghiulare. Cele două fețe mai mici adiacente unghiului de 90 de grade se numesc picioare sau cateti, iar fața cea mai lungă opusă unghiului drept se numește ipotenuză.
· Unghiuri standard: Unghiurile standard sunt 90°, 45° și 45°.
· Material: Fabricat de obicei din ochelari optici cum ar fi BK7, silice topită sau alte materiale, în funcție de intervalul de lungimi de undă necesar (de exemplu, clase UV sau IR).
Funcțiile primare și modul în care funcționează
Prisma cu unghi drept este cea mai renumită pentru două comportamente specifice bazate pe modul în care lumina pătrunde în ea.
1. Reflecție (îndoirea căilor luminoase cu 90° sau 180°)
Aceasta este cea mai comună utilizare. Când lumina pătrunde pe una dintre fețele piciorului și lovește fața ipotenuzei într-un unghi critic, aceasta suferă reflexie internă totală (TIR).
· Îndoire la 90 de grade (utilizare cea mai frecventă):
· Calea: Lumina intră în una dintre fețele dreptunghiulare mai mici, lovește fața ipotenuzei la un unghi de incidență de 45°, este supusă TIR și iese prin cealaltă față mai mică.
· Rezultat: fasciculul de lumină de intrare este îndoit cu exact 90 de grade. Aceasta este o modalitate foarte eficientă de a direcționa o cale luminoasă, deoarece evită necesitatea unei suprafețe în oglindă care s-ar putea degrada în timp. Eficiența de reflexie prin TIR este aproape de 100%.
(Diagrama care arată lumina care intră într-un picior, se reflectă în ipotenuză și iese din celălalt picior la un unghi de 90°)
· Îndoire la 180 de grade / Retroreflecție:
· Calea: Lumina intră în fața ipotenuzei, este supusă TIR de la ambele fețe ale piciorului de 45° în secvență și iese înapoi prin fața ipotenuzei, paralel cu calea de intrare inițială, dar inversă.
· Rezultat: fasciculul este deplasat și pliat înapoi pe sine cu 180 de grade. Acesta este utilizat la retroreflectori și la plierea căii optice.
(Diagrama care arată lumina care intră în ipotenuză, se reflectă în ambele picioare și iese înapoi din ipotenuză, 180° inversat)
2. Rotația și ridicarea imaginii
O proprietate cheie a funcției de îndoire la 90 de grade este că rotește și imaginea cu 90 de grade. Acest lucru este extrem de util în multe sisteme optice.
· Inversare: O prismă în unghi drept va inversa o imagine în planul de reflexie.
· Aplicare în binoclu: O pereche de prisme în unghi drept (de multe ori într-o configurație de prismă Porro) sunt folosite atât pentru a plia calea optică lungă într-o carcasă compactă, cât și pentru a reinversa imaginea creată de lentila obiectiv, astfel încât utilizatorul să vadă o imagine verticală, corectă-stânga-dreapta.
Alte funcții
· Dispersia (ca o prismă simplă): Dacă lumina este incidentă pe fața ipotenuzei mai degrabă decât pe un picior, ea poate fi refractată la cele două suprafețe de 45°, acționând ca o prismă dispersivă care împarte lumina albă în culorile sale constitutive. Cu toate acestea, este mai puțin eficient pentru aceasta decât o prismă echilaterală dedicată.
· Combinarea/Diviziunea fasciculului: Prin aplicarea unui strat reflectorizant parțial pe ipotenuză, prisma poate fi transformată într-un divizor de fascicul, împărțind un singur fascicul în două sau combinând două fascicule într-una.
Aplicații comune
Prismele cu unghi drept sunt omniprezente în sistemele optice:
· Banci optice: Pentru direcționarea fasciculelor laser cu 90 de grade.
· Sisteme de imagistică: în periscoape, telescoape și camere pentru a plia calea optică și a corecta orientarea imaginii.
· Binocluri și telescoape: Ca componentă de bază a sistemelor de prisme Porro.
· Metrologie: În interferometre și alte instrumente de măsurare pentru manipularea precisă a traseului luminii.
· Retroreflectoare: Pentru alinierea laserelor sau în echipamentele de topografie.
Avantaje și considerații
· Avantaje:
· Eficiență ridicată: TIR oferă reflectivitate de aproape 100% fără a necesita o acoperire metalică.
· Durabilitate: Suprafața reflectorizanta (ipotenuza) este sigilată în interiorul sticlei și nu poate fi zgâriată sau pătată.
· Simplitate: O singură componentă solidă îndeplinește o funcție complexă.
· Considerații:
· Unghiul critic: TIR apare numai dacă unghiul de incidență la ipotenuză este mai mare decât unghiul critic. Aceasta depinde de materialul din sticlă și de mediul înconjurător (de obicei aer).
· Distorsiunea frontului de undă: calitatea optică a sticlei și planeitatea suprafețelor sunt critice pentru aplicațiile care necesită un front de undă precis.
În rezumat, prisma în unghi drept este un element fundamental, multifuncțional al opticii. Capacitatea sa de a curba eficient lumina cu 90° sau 180° și de a manipula imaginile prin Reflecția internă totală îl face indispensabil într-o gamă largă de dispozitive științifice, industriale și de consum.
Contacteaza acum