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Resumen integral de los tipos de prismas ópticos (Parte 2)

2. Resumen de Prismas Ópticos Comunes
2.1 Prism de Bauernfeind
En este tipo de prisma, el haz de luz entra perpendicularmente a una superficie, se refleja dos veces dentro del prisma y sale perpendicularmente de otra superficie. Hay dos modos de uso: uso hacia adelante y uso inverso. En el uso hacia adelante, la luz entra a través de la superficie inclinada y sale de la superficie corta. En el uso inverso, la luz entra a través de la superficie corta y sale a través de la superficie inclinada.
La característica de este tipo de prisma es que el ángulo δ entre la luz saliente y el haz incidente es igual al ángulo base α del prisma, y el otro ángulo base β del prisma es la mitad de α. Al utilizar este tipo de prisma, el haz incidente puede ser desviado por ángulos de 30°, 45° o 60°. Dado que hay dos reflexiones dentro del prisma, se debe prestar atención a la pérdida de energía del haz de luz. Si es necesario, se debe aplicar un recubrimiento reflectante a las superficies reflectantes.
2.2 Prisma de 90°-Bauernfeind
Cuando el haz de luz entra a través de la superficie corta, y tanto el ángulo de incidencia como el ángulo base del prisma son de 45 grados, el haz saliente se emitirá en una dirección perpendicular al haz incidente. En este punto, el haz saliente no será perpendicular a la superficie de salida.
La característica de este tipo de prisma es que, siempre que el haz de luz sufra dos reflexiones en su interior, el haz de salida permanecerá perpendicular al haz incidente, incluso si hay un ligero cambio en el ángulo de incidencia. Es importante tener en cuenta que, dado que los haces incidente y de salida no son perpendiculares a las superficies de entrada y salida, este tipo de prisma puede introducir algunas aberraciones y dispersión durante su uso.
2.3 Prism de Dove
La sección transversal de un prisma Dove es trapezoidal. El haz de luz entra a través de la superficie inclinada en un lado del trapezoide, se refleja una vez dentro del prisma y sale a través de la superficie inclinada en el lado opuesto.
Una imagen vertical se invierte 180 grados después de pasar a través del prisma Dove. Por lo tanto, el prisma Dove se utiliza comúnmente como un rotador de imágenes. Dado que el ángulo de incidencia no es perpendicular a la superficie de entrada, cuando el prisma Dove se despliega a lo largo de la superficie reflectante, se comporta como una placa paralela inclinada. El haz de luz sufre dispersión dentro del prisma, y diferentes colores de luz emergerán en paralelo en el extremo de salida.
2.4 Prisma de Wollaston
En el prisma Wollaston, el haz de luz entra perpendicularmente a la superficie incidente, se refleja dos veces y sale perpendicularmente a la superficie de salida. El ángulo de deflexión entre el haz saliente y el haz incidente es de 90 grados.
La diferencia con el pentaprism es que el haz de luz dentro del prisma Wollaston sufre reflexión interna total, lo que permite una reflexión total sin necesidad de recubrimientos adicionales en la superficie del prisma. En la práctica, se pueden cementar dos prismas Amici juntos para formar un prisma Wollaston, como se muestra en el diagrama de la derecha arriba. El ángulo base del prisma Amici es de 67.5 grados.
Además de las dos reflexiones mencionadas anteriormente, cuando se eleva la altura del haz incidente, el haz puede sufrir cuatro reflexiones dentro del prisma de Wollaston y salir perpendicularmente a la superficie de salida, con un ángulo de deflexión de 90 grados.
2.5 Prisma Sprenger–Leman
Este prisma lleva el nombre de su inventor. Después de que el haz de luz entra perpendicularmente a la superficie, sufre tres reflexiones dentro del prisma y sale en la dirección original. La dirección de salida es perpendicular a la superficie de salida, con un desplazamiento longitudinal en relación con el haz incidente.
El ángulo agudo en el punto donde la luz entra en el prisma es de 30 grados. En este caso, la distancia de desplazamiento v del haz de luz es el doble del diámetro del haz D.
2.6 Prisma Huet
En el prisma Huet, el haz de luz aún entra perpendicularmente a la superficie incidente y sale perpendicularmente a la superficie de salida, con el haz saliente alineado en la misma dirección que el haz entrante. La luz sufre cinco reflexiones dentro del prisma, lo que permite un mayor desplazamiento del haz de luz.
2.7 Prisma de Cubo Esquina
El prisma de cubo en esquina, también conocido como retroreflector, consiste en tres superficies perpendiculares mutuamente en ángulo recto, que se asemejan a una esquina cortada de un cubo. Permite que un haz de luz entrante se refleje tres veces dentro del prisma y luego salga en la dirección exactamente opuesta al haz entrante, desviando efectivamente la luz en 180 grados. Las reflexiones dentro del prisma son reflexiones internas totales, lo que resulta en ninguna pérdida de energía. La apariencia física del prisma de cubo en esquina se muestra en el diagrama a continuación. Se utiliza comúnmente en campos como el rango láser y la proyección.
2.8 Prisma de Desviación Constante
Al elegir una dirección de incidente apropiada, un prisma regular de tres lados puede proporcionar un ángulo de desviación de haz constante. A continuación se muestra un ejemplo de un prisma de desviación constante:
En el prisma mostrado arriba, los ángulos entre el lado largo y los dos lados cortos son α-β y α+β, respectivamente. Cuando el rayo de luz entra a través del lado corto en un ángulo de α-β, el ángulo de desviación δ entre el rayo saliente y el rayo incidente es independiente del ángulo de incidencia y permanece constante en 180°-2α. Sin embargo, ni la luz incidente ni la saliente son perpendiculares a la superficie de entrada o salida. Ejemplos de este tipo de prisma incluyen el prisma de Abbe y el prisma de Pellin-Broca.
2.9 Prisma de Littrow
Como un caso especial del prisma de desviación constante, el prisma de Littrow puede devolver el haz incidente a lo largo de su trayectoria original, exhibiendo propiedades de autocollimación. La trayectoria óptica se muestra en el diagrama a continuación:
2.10 Prisma en cuña
Un prisma en cuña es un elemento prismático con un ángulo de cuña específico, siendo grueso en un extremo y delgado en el otro, como se muestra en el diagrama a continuación.
Usando un prisma de cuña, el haz de luz transmitido puede ser desviado en dirección. Otra aplicación común del prisma de cuña es la separación de haz. Cuando un haz de luz pasa a través de un prisma de cuña, se divide en dos haces: uno es reflejado y el otro es transmitido. El ángulo de separación del haz se puede controlar ajustando el ángulo del prisma o cambiando el índice de refracción del material utilizado para fabricar el prisma, lo que hace que los prismas de cuña sean ampliamente utilizados en sistemas láser.
3. Conclusión
En este artículo, basándonos en el anterior, hemos resumido e introducido las estructuras de diez prismas ópticos adicionales, incluyendo el prisma Bauernfeind, el prisma Dove y el prisma de cubo de esquina, entre otros. Se recomienda que los lectores guarden este artículo para que puedan consultarlo para obtener información específica cuando se encuentren con estos prismas en su trabajo. Vale la pena señalar que los prismas introducidos anteriormente son todos prismas de un solo elemento. En el próximo artículo, discutiremos prismas integrados compuestos de dos o más prismas, que también tienen muchas aplicaciones en sistemas ópticos. ¡Estén atentos!
Tommy