Русский

Комплексное резюме типов оптических призм (Часть 2)

2. Обзор общих оптических призм
2.1 Призма Бауэрнфейнд
В этом типе призмы световой луч входит перпендикулярно к одной поверхности, дважды отражается внутри призмы и выходит перпендикулярно из другой поверхности. Существуют два режима использования: прямое использование и обратное использование. При прямом использовании свет входит через наклонную поверхность и выходит из короткой поверхности. При обратном использовании свет входит через короткую поверхность и выходит через наклонную поверхность.
Характерной особенностью этого типа призмы является то, что угол δ между выходящим светом и падающим лучом равен основанию угла α призмы, а другой основание угол β призмы равен половине α. Используя этот тип призмы, падающий луч может быть отклонен под углами 30°, 45° или 60°. Поскольку внутри призмы происходит два отражения, необходимо обратить внимание на потери энергии светового луча. При необходимости на отражающие поверхности следует нанести отражающее покрытие.
2.2 90°-Бауэрнфайнд Призма
Когда световой луч проходит через короткую поверхность, и угол падения, и угол основания призмы равны 45 градусам, исходящий луч будет излучаться в направлении, перпендикулярном падающему лучу. В этот момент исходящий луч не будет перпендикулярен выходной поверхности.
Характерной особенностью этого типа призмы является то, что, пока световой луч претерпевает два отражения внутри, выходящий луч останется перпендикулярным к падающему лучу, даже если произойдет небольшое изменение угла падения. Важно отметить, что поскольку падающие и выходящие лучи не перпендикулярны к входным и выходным поверхностям, этот тип призмы может вводить некоторые аберрации и дисперсию в процессе использования.
2.3 Дов Призма
Сечение призмы Дова трапециевидное. Световой луч входит через наклонную поверхность с одной стороны трапеции, отражается один раз внутри призмы и выходит через наклонную поверхность с противоположной стороны.
Прямое изображение инвертируется на 180 градусов после прохождения через призму Дова. Поэтому призма Дова обычно используется как ротор изображения. Поскольку угол падения не перпендикулярен входной поверхности, когда призма Дова развернута вдоль отражающей поверхности, она ведет себя как наклонная параллельная пластина. Световой луч претерпевает дисперсию внутри призмы, и разные цвета света будут появляться параллельно на выходном конце.
2.4 Призма Уолластонa
В призме Уолластон световой луч входит перпендикулярно к поверхности падения, отражается дважды и выходит перпендикулярно к выходной поверхности. Угол отклонения между выходящим лучом и падающим лучом составляет 90 градусов.
Разница между пентапризмой и призмой Вулластона заключается в том, что световой луч внутри призмы Вулластона претерпевает полное внутреннее отражение, что позволяет добиться полного отражения без необходимости в дополнительных покрытиях на поверхности призмы. На практике два призмы Амичи могут быть склеены вместе, чтобы образовать призму Вулластона, как показано на правой диаграмме выше. Базовый угол призмы Амичи составляет 67,5 градусов.
В дополнение к двум упомянутым выше отражениям, когда высота падающего луча увеличивается, луч может претерпеть четыре отражения внутри призмы Вилластон и выходить перпендикулярно к выходной поверхности с углом отклонения 90 градусов.
2.5 Призма Шпренгера–Лемана
Этот призма названа в честь своего изобретателя. После того как световой луч входит перпендикулярно к поверхности, он проходит три отражения внутри призмы и выходит в исходном направлении. Направление выхода перпендикулярно выходной поверхности, с продольным смещением относительно падающего луча.
Острая угла в точке, где свет входит в призму, составляет 30 градусов. В этом случае расстояние смещения v светового луча вдвое больше диаметра луча D.
2.6 Призма Huet
В призме Хюэ световой луч все еще входит перпендикулярно к поверхности падения и выходит перпендикулярно к выходной поверхности, при этом выходящий луч выровнен в том же направлении, что и входящий луч. Свет претерпевает пять отражений внутри призмы, что позволяет добиться большего смещения светового луча.
2.7 Угловая кубическая призма
Кубический призма, также известная как ретрорефлектор, состоит из трех взаимно перпендикулярных прямых угловых поверхностей, напоминающих угол, вырезанный из куба. Она позволяет входящему световому лучу отражаться трижды внутри призмы, а затем выходить в направлении, точно противоположном входящему лучу, эффективно отклоняя свет на 180 градусов. Отражения внутри призмы являются полными внутренними отражениями, что приводит к отсутствию потерь энергии. Физический вид кубического призм показан на диаграмме ниже. Он широко используется в таких областях, как лазерное дистанционное измерение и проекция.
2.8 Постоянное отклонение призмы
Выбирая подходящее направление инцидента, обычная трехгранная призма может обеспечить постоянный угол отклонения луча. Ниже приведен пример призмы с постоянным отклонением:
В показанной выше призме углы между длинной стороной и двумя короткими сторонами равны α-β и α+β соответственно. Когда световой луч входит через короткую сторону под углом α-β, угол отклонения δ между выходящим лучом и падающим лучом не зависит от угла падения и остается постоянным на уровне 180°-2α. Однако ни падающий, ни выходящий свет не перпендикулярны входной или выходной поверхности. Примеры этого типа призмы включают призму Аббе и призму Пеллина-Брока.
2.9 Призма Литтрова
В качестве особого случая призмы постоянного отклонения, призма Литтрова может возвращать падающий луч вдоль своего первоначального пути, демонстрируя свойства автоколлимации. Оптический путь показан на диаграмме ниже:
2.10 Клиновидная призма
Призматический клин — это призматический элемент с определенным углом клина, который толстый с одного конца и тонкий с другого, как показано на диаграмме ниже.
Используя клиновую призму, передаваемый световой луч может быть отклонен в направлении. Еще одно распространенное применение клиновой призмы - разделение луча. Когда световой луч проходит через клиновую призму, он делится на два луча: один отражается, а другой передается. Угол разделения луча можно контролировать, регулируя угол призмы или изменяя показатель преломления материала, из которого изготовлена призма, что делает клиновые призмы широко используемыми в лазерных системах.
3. Заключение
В этой статье, основываясь на предыдущей, мы обобщили и представили структуры десяти дополнительных оптических призм, включая призму Бауэрнфейнда, призму Дов и призму углового куба, среди прочих. Рекомендуется читателям сохранить эту статью, чтобы они могли обратиться к ней за целевой информацией, когда столкнутся с этими призмами в своей работе. Стоит отметить, что представленные выше призмы являются однокомпонентными призмами. В следующей статье мы обсудим интегрированные призмы, состоящие из двух или более призм, которые также имеют множество применений в оптических системах. Оставайтесь с нами!
Tommy