ПРИЗМА ПЕРЕДАЧИ СВЕТА

Призмы используются для складывания световых путей, манипулирования направлением и размером изображения и дифракции света. Во многих приложениях, комбинации призм используются для достижения некоторых из этих эффектов. Чтобы спроектировать компоненты, содержащие несколько призм, важно знать положение падения, распространения и выхода света через каждую призму, а также длину оптического пути света, когда он проходит через призму. Это может быть легко смоделировано с использованием призменных туннельных диаграмм.

Диаграмма туннеля призмы-это двумерная (2D) диаграмма, которая показывает путь света через призму. Этот метод используется для визуализации общей длины пути света через призму. На этой диаграмме, призма представлена характерным, пропорциональным поперечным сечением. Свет начинается за пределами призмы и проникает через одну из граней. Внутри призмы свет вступает в контакт с другой стороной призмы. Если свет попадает на новую поверхность под углом, равным или большим критическому углу (связанному с показателем преломления межфазной среды), или если поверхность покрыта соответствующим зеркальным покрытием, свет будет полностью отражен внутри или почти отражен внутри. Когда свет отражается от этой поверхности, поперечное сечение, представляющее призму, переворачивается к линии, представляющей отражающую поверхность призмы, создавая впечатление, что свет проходит непосредственно через следующее поперечное сечение без изменения своего первоначального направления через первое поперечное сечение. Если свет входит под углом, не большим или равным критическому углу, и поверхность не является зеркальной, свет пройдет через эту поверхность и покинет призму. Диаграмма туннеля призмы пентапризмы показана на рисунке 1, рядом с типичной диаграммой пути луча.

(Рисунок 1: Вверху: Типичная диаграмма пути луча пентапризмы. Внизу: диаграмма призменного туннеля светового пути через ту же пентапризму)

Диаграмма туннеля помогает показать сетевую апертуру призмы и может указать, где происходит виньетирование, тем самым определяя поле зрения призмы. Призма может иметь несколько уникальных туннельных диаграмм для различных световых путей через призму. Когда свет попадает в призму под разными гранями и углами, могут быть сделаны уникальные диаграммы. Например, призмы Dove часто используются в нескольких различных ориентациях для достижения различных типов преобразований изображения. Каждая из этих различных световых траекторий через призму имеет различную туннельную диаграмму (Таблица 1).

(Таблица 1: Схема туннеля общей призмы Dove)

Свет на изображениях выше и ниже входит и выходит в одной плоскости, но под разными углами. Кроме того, первая диаграмма имеет только один отражатель, в то время как вторая и третья диаграммы имеют два и три отражателя соответственно.

В двумерной диаграмме траектории луча добавьте символ "V", чтобы указать часть, где две грани гребня или призмы встречаются под углом 90 °, и представить "крышу" формы (рис. 2). Это приводит к дополнительным отражениям, изменяя четность или хиральность изображения.

(Рис. 2: Символ "V" был добавлен к двумерному виду верхней поверхности призмы Amici, чтобы отличить ее от неверхней поверхности)

Сократите расстояние

Свет, проходящий через плоскую параллельную пластину, будет испытывать сдвиг изображения из-за преломления (Рисунок 3). Смещение изображения является функцией толщины пластины (t) и ее показателя преломления (n).

(Рисунок 3: Смещение изображения, вызванное плоскими параллельными пластинами)

Смещение изображения через стекло можно компенсировать, заменив фактическую длину пути уменьшенным расстоянием. Фактическая длина пути (L) в стекле делится на n, чтобы получить уменьшенное расстояние. Обычно это делается на диаграмме туннеля призмы для определения эквивалентной длины пути воздушного пространства через призму (рисунок 3).