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광학 프리즘 유형의 종합 요약 (2부)
2. 일반 광학 프리즘 요약
2.1 바우언페인드 프리즘
이 유형의 프리즘에서는 빛이 하나의 표면에 수직으로 들어가고, 프리즘 내부에서 두 번 반사된 후 다른 표면에서 수직으로 나옵니다. 두 가지 사용 모드가 있습니다: 정방향 사용과 역방향 사용. 정방향 사용에서는 빛이 경사면을 통해 들어가고 짧은 면에서 나옵니다. 역방향 사용에서는 빛이 짧은 면을 통해 들어가고 경사면을 통해 나옵니다.
이 유형의 프리즘의 특징은 나가는 빛과 입사 빔 사이의 각도 δ가 프리즘의 바닥 각도 α와 같고, 프리즘의 다른 바닥 각도 β가 α의 절반이라는 것입니다. 이 유형의 프리즘을 사용하면 입사 빔을 30°, 45° 또는 60°의 각도로 굴절시킬 수 있습니다. 프리즘 내부에 두 번의 반사가 있으므로 빛의 에너지 손실에 주의해야 합니다. 필요하다면 반사면에 반사 코팅을 적용해야 합니다.
2.2 90°-바우렌파인드 프리즘
짧은 면을 통해 빛의 빔이 들어오고, 입사각과 프리즘의 바닥 각도가 45도일 때, 나가는 빔은 입사 빔에 수직인 방향으로 방출됩니다. 이 시점에서 나가는 빔은 출구 면에 수직이 아닙니다.
이 유형의 프리즘의 특징은 빛의 빔이 내부에서 두 번 반사되는 한, 나가는 빔이 입사 빔에 수직으로 유지된다는 것입니다. 입사각이 약간 변화하더라도 마찬가지입니다. 입사 빔과 나가는 빔이 입구와 출구 표면에 수직이 아니기 때문에 이 유형의 프리즘은 사용 중에 일부 수차와 분산을 유발할 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
2.3 도브 프리즘
비둘기 프리즘의 단면은 사다리꼴입니다. 빛의 빔은 사다리꼴의 한쪽 경사면을 통해 들어가고, 프리즘 내부에서 한 번 반사된 후, 반대쪽 경사면을 통해 나옵니다.
직립 이미지는 비둘기 프리즘을 통과한 후 180도 반전됩니다. 따라서 비둘기 프리즘은 일반적으로 이미지 회전기로 사용됩니다. 입사각이 입구 표면에 수직이 아니기 때문에 비둘기 프리즘이 반사면을 따라 펼쳐질 때 경사 평행판처럼 작용합니다. 빛의 빔은 프리즘 내부에서 분산되며, 다양한 색상의 빛이 출구 끝에서 평행하게 나타납니다.
2.4 월라스턴 프리즘
Wollaston 프리즘에서 빛의 빔은 입사면에 수직으로 들어가 두 번 반사된 후 출구면에 수직으로 나옵니다. 나가는 빔과 입사 빔 사이의 편향 각도는 90도입니다.
펜타프리즘과의 차이점은 Wollaston 프리즘 내부의 빛이 총 내부 반사를 겪어 프리즘 표면에 추가 코팅이 필요 없이 총 반사가 가능하다는 것입니다. 실제로 두 개의 Amici 프리즘을 함께 접착하여 위의 오른쪽 다이어그램과 같이 Wollaston 프리즘을 형성할 수 있습니다. Amici 프리즘의 기본 각도는 67.5도입니다.
위에서 언급한 두 개의 반사 외에도, 입사 빔의 높이가 높아지면 빔은 월라스톤 프리즘 내부에서 네 번 반사를 거쳐 출구 표면에 수직으로 나가며, 편향 각은 90도입니다.
2.5 스프렌거–레만 프리즘
이 프리즘은 발명자의 이름을 따서 명명되었습니다. 빛의 빔이 표면에 수직으로 들어가면, 프리즘 내부에서 세 번 반사를 거쳐 원래 방향으로 나옵니다. 출구 방향은 출구 표면에 수직이며, 입사 빔에 대해 세로 방향으로 이동합니다.
빛이 프리즘에 들어가는 지점의 예각은 30도입니다. 이 경우, 빛의 변위 거리 v 는 빔 직경 D의 두 배입니다.
2.6 후엣 프리즘
Huet 프리즘에서 빛의 빔은 여전히 입사면에 수직으로 들어가고 출구면에 수직으로 나가며, 나가는 빔은 들어오는 빔과 같은 방향으로 정렬됩니다. 빛은 프리즘 내부에서 다섯 번 반사를 거치며, 빛의 빔의 더 큰 이동을 가능하게 합니다.
2.7 코너 큐브 프리즘
코너 큐브 프리즘은 레트로리플렉터로도 알려져 있으며, 서로 수직인 세 개의 직각 면으로 구성되어 있어 큐브에서 잘린 모서리와 유사합니다. 이는 들어오는 빛의 빔이 프리즘 내부에서 세 번 반사되어 들어오는 빔과 정확히 반대 방향으로 나가게 하여 빛을 180도 효과적으로 굴절시킵니다. 프리즘 내부의 반사는 전반사로, 에너지 손실이 없습니다. 코너 큐브 프리즘의 물리적 모습은 아래 도표에 나타나 있습니다. 이는 레이저 거리 측정 및 투사와 같은 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
2.8 일정 편차 프리즘
적절한 입사 방향을 선택함으로써, 일반적인 삼면 프리즘은 일정한 빔 편차 각도를 제공할 수 있습니다. 아래는 일정한 편차 프리즘의 예입니다:
위에 표시된 프리즘에서 긴 면과 두 개의 짧은 면 사이의 각도는 각각 α-β와 α+β입니다. 빛의 빔이 α-β의 각도로 짧은 면을 통해 들어올 때, 나가는 빔과 들어오는 빔 사이의 편차 각도 δ는 입사각에 관계없이 독립적이며 180°-2α로 일정하게 유지됩니다. 그러나 입사광과 출사광 모두 입구 또는 출구 표면에 수직이 아닙니다. 이러한 유형의 프리즘의 예로는 아베 프리즘과 펠린-브로카 프리즘이 있습니다.
2.9 리트로우 프리즘
상수 편차 프리즘의 특별한 경우로서, 리트로우 프리즘은 입사 빔을 원래 경로로 되돌릴 수 있으며, 자가 집광 특성을 나타냅니다. 광학 경로는 아래 다이어그램에 표시되어 있습니다:
2.10 쐐기 프리즘
쐐기 프리즘은 특정 쐐기 각도를 가진 프리즘 요소로, 한쪽 끝은 두껍고 다른 쪽 끝은 얇습니다. 아래 다이어그램에 표시된 대로입니다.
웨지 프리즘을 사용하면 전송된 빛의 빔이 방향으로 편향될 수 있습니다. 웨지 프리즘의 또 다른 일반적인 응용은 빔 분리입니다. 빛의 빔이 웨지 프리즘을 통과할 때 두 개의 빔으로 나뉩니다: 하나는 반사되고, 다른 하나는 전송됩니다. 빔 분리의 각도는 프리즘의 각도를 조정하거나 프리즘을 만드는 데 사용되는 재료의 굴절률을 변경하여 제어할 수 있으며, 이로 인해 웨지 프리즘은 레이저 시스템에서 널리 사용됩니다.
3. 결론
이 기사에서는 이전 기사를 바탕으로 Bauernfeind 프리즘, Dove 프리즘, 코너 큐브 프리즘 등을 포함한 추가적인 10개의 광학 프리즘 구조를 요약하고 소개했습니다. 독자들이 이 프리즘을 작업 중에 접할 때 참고할 수 있도록 이 기사를 저장하는 것이 좋습니다. 위에서 소개한 프리즘은 모두 단일 요소 프리즘이라는 점에 유의할 필요가 있습니다. 다음 기사에서는 두 개 이상의 프리즘으로 구성된 통합 프리즘에 대해 논의할 예정이며, 이는 광학 시스템에서도 많은 응용이 있습니다. 계속 지켜봐 주세요!
Tommy