Pryzmat

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Widmo światła białego (dziennego), uzyskane za pomocą pryzmatu szklanego równobocznego
Rozszczepienie światła białego w pryzmacie o dużej i małej dyspersji

Pryzmatbryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem (tzw. kątem łamiącym pryzmatu).

Peryskop – przyrząd optyczny służący do obserwacji przedmiotów znajdujących się poza polem widzenia obserwatora lub zakrytych przeszkodami. Pierwotna koncepcja opierała się na systemie luster umocowanych na wysięgniku, później lustra lub pryzmaty umieszczano w obudowie. Wynalazcą peryskopu był gdański astronom Jan Heweliusz.Flint – szkło optyczne o wysokiej zdolności rozszczepiania światła. Razem ze szkłem crown stosowany do korekcji aberracji chromatycznej w układach optycznych np. obiektywach achromat. Szkło flint ma współczynnik załamania światła w granicach 1,55-1,9.

Używany w optyce do zmiany kierunku biegu fal świetlnych, a poprzez to, że zmiana kierunku zależy od długości fali, jest używany do analizy widmowej światła. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia pozwala użyć pryzmatu jako elementu odbijającego światło.

Pryzmaty wykorzystywane są w produkcji wielu urządzeń optycznych, np.: lornetek, peryskopów.

Kron (ang. Crown) – szkło optyczne o dużej zawartości tlenku potasu (K2O), charakteryzujące się dużą przejrzystością stosowane do wyrobu soczewek i innych elementów optycznych. Ma niski współczynnik załamania światła (w granicach 1,45-1,6; dla czystego 1,50-1,54) i niską dyspersję (liczba Abbego ok. 60). Razem ze szkłem flintowym stosowane do korekcji aberracji chromatycznej w układach optycznych np. achromatach.Lorneta (lornetka) – przyrząd optyczny w postaci dwóch lunet, sprzężonych równolegle. Umożliwia obuoczną obserwację odległych obiektów. Lorneta jest tak skonstruowana, aby dawała obraz prosty, czyli nie odwrócony. Zaletą lornety w porównaniu z lunetą (przy tej samej średnicy obiektywu) jest jaśniejszy obraz o większej rozdzielczości. Rozstawienie lunet wpływa także na wrażenie plastyczności obrazu dając efekt stereoskopowy

Dający najszerszą tęczę pryzmat wykonany ze szkła kwarcowego ma kąt między ścianami wynoszący 62°, ze szkła crown ZN – 78°, a ze szkła flint – ok. 82°–86°.

Szczególne rodzaje pryzmatów:

  • pryzmat pentagonalny
  • pryzmat Nicola
  • pryzmat Wollastona
  • Kąt załamania w pryzmacie[ | edytuj kod]

    Bieg promienia świetlnego przez pryzmat.

    Kąt odchylenia promienia i dyspersji przez pryzmat można określić za pomocą prawa Snelliusa na powierzchniach pryzmatu.

    Pryzmat Nicola (zwany nikolem) - rodzaj polaryzatora. Polaryzacja światła zachodzi wskutek dwójłomności oraz całkowitego wewnętrznego odbicia jednej ze składowych polaryzacyjnych światła. Nazwa pochodzi od wynalazcy, szkockiego fizyka i geologa Williama Nicola żyjącego w na przełomie XVIII i XIX wieku.Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.

    Dla pryzmatu, którego obie powierzchnie stykają się z tą samą substancją oba współczynniki załamania są takie same, wprowadza się wówczas względny współczynnik załamania ośrodków n, kąt załamania promienia jest określony przez:

    Dyspersja w optyce – zależność współczynnika załamania ośrodka od częstotliwości fali świetlnej. Jednym ze skutków dyspersji jest to, że wiązki światła o różnych barwach, padające na granicę ośrodków pod kątem różnym od zera, załamują się pod różnymi kątami. Efekt ten można zaobserwować, gdy światło białe pada na pryzmat i ulega rozszczepieniu na barwy tęczy.Siatka dyfrakcyjna – przyrząd do przeprowadzania analizy widmowej światła. Tworzy ją układ równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin.

    Jeśli kąt padania promienia na pryzmat i kąt wyjścia promienia z pryzmatu są niewielkie, to powyższy wzór można przybliżyć wzorem:

    Bryła geometryczna – zbiór punktów przestrzeni trójwymiarowej homeomorficzny z pewnym wielościanem. W innym ogólniejszym ujęciu jest to trójwymiarowa figura geometryczna.Tęcza – zjawisko optyczne i meteorologiczne, występujące w postaci charakterystycznego wielobarwnego łuku, widocznego, gdy Słońce oświetla krople wody w atmosferze ziemskiej. Tęcza powstaje w wyniku rozszczepienia światła, załamującego się i odbijającego wewnątrz kropli wody (np. deszczu) o kształcie zbliżonym do kulistego.

    gdzie:

    Analiza widmowa, inaczej analiza spektralna - rodzaj teleanalizy - metoda jakościowego i ilościowego określania substancji na podstawie widma, w tym także metody wytwarzania widm. Z pomiarów fal linii widmowych dla danej substancji można wyznaczyć jej skład identyfikując pierwiastki w niej zawarte, energie połączeń, a także układ cząsteczek i atomów w cząsteczkach. Do analizy widmowej wystarczą śladowe ilości substancji.halo 46° – zjawisko optyczne występujące w atmosferze ziemskiej, jest to halo występujące w postaci słabego okręgu wokół słońca lub księżyca w postaci słabego jasnego ale wyraźnie zabarwionego okręgu wokół źródła światła o promieniu kątowym 46°. Łuk jest czerwony od wewnątrz, zawiera pastelowe kolory.
    – kąt padania promienia padającego na pryzmat, – kąt padania promienia wychodzącego z pryzmatu, – kąt załamania promienia padającego na pryzmat, – kąt załamania promienia wychodzącego z pryzmatu, – współczynnik załamania kolejnych ośrodków przez które biegnie promień.

    Minimalny kąt załamania pryzmatu[ | edytuj kod]

    Promień, przechodząc przez pryzmat, ulega najmniejszemu odchyleniu, gdy kąt padania promienia na pryzmat jest równy kątowi wyjścia promienia z pryzmatu. Wówczas:

    Przyrząd optyczny, urządzenie optyczne – urządzenie służące do zmiany drogi promieni światła, a czasem także promieniowania elektromagnetycznego o innej długości fali. W zależności od konstrukcji, służyć może do różnych celów, jak np. obserwacji obiektów trudno lub wręcz w ogóle nierozpoznawalnych za pomocą nieuzbrojonego ludzkiego oka (obiektów zbyt małych), obserwacji obiektów zasłoniętych dla bezpośredniej obserwacji, projekcji lub ekspozycji obrazów, nadania oświetleniu odpowiedniego kierunku i kształtu lub też korekty wad wzroku. Do przyrządów optycznych zalicza się:Halo (gr. hálos, „tarcza słoneczna”) – zjawisko optyczne zachodzące w atmosferze ziemskiej obserwowane wokół tarczy słonecznej lub księżycowej. Jest to świetlisty, biały lub zawierający kolory tęczy (wewnątrz czerwony, fioletowy na zewnątrz), pierścień widoczny wokół słońca lub księżyca. Zjawisko wywołane jest załamaniem na kryształach lodu i odbiciem wewnątrz kryształów lodu znajdujących się w chmurach pierzastych piętra wysokiego (cirrostratus) lub we mgle lodowej. Różne rodzaje kryształów lodowych, możliwych ustawień w powietrzu i dróg optycznych w kryształach sprawia, że występuje wiele efektów halo.

    Zjawisko to ma wpływ na zjawiska optyczne w atmosferze takie jak halo i tęcza. Gdy promień świetlny, przechodząc przez kryształu lodu, przechodzi przez ścianki nachylone do siebie pod kątem 60°, to minimalne odchylenie promienia jest równe 22° i odpowiada za tworzenie się halo 22°. Gdy promień przechodzi przez ścianki prostopadłe do siebie, to minimalny kąt odchylenia jest równy 46° i odpowiada za tworzenie się halo 46°.

    Pryzmat Wollastona, dwójłomny pryzmat polaryzujący – kostka złożona z 2 prostokątnych pryzmatów z kryształu dwójłomnego, stosowana do rozdzielania wiązki światła na 2 promienie spolaryzowane liniowo w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych i rozchodzące się względem siebie pod pewnym kątem; zbudowany przez Williama Wollastona.Halo 22° – jedno ze zjawisk optycznych halo zachodzących w ziemskiej atmosferze. Występuje w postaci okręgu lub jego fragmentu o promieniu kątowym 22° wokół Słońca, sporadycznie Księżyca. Koło wewnątrz łuku halo jest ciemniejsze niż otaczające je niebo, a na zewnątrz łuku halo niebo jest jaśniejsze. Krawędź wewnętrzna jest lekko zabarwiona na czerwono, dalej kolor zanika, a zewnętrzna krawędź jest zabarwiona na niebiesko. Kolory zwykle są słabo zaznaczone lub niemal zupełnie niewidoczne. Halo 22° może wystąpić o każdej porze dnia oraz na każdej szerokości geograficznej, jest najczęściej występującym zjawiskiem wywołanym przez załamanie światła w kryształkach lodu w atmosferze ziemskiej. Towarzyszą mu czasami inne zjawiska optyczne o kącie załamania około 22°, powstające przy szczególnym ułożeniu kryształków lodu w powietrzu. 22° halo mogą być widoczne aż 100 dni w roku.

    Kąt graniczny całkowitego wewnętrznego odbicia[ | edytuj kod]

    Całkowite wewnętrzne odbicie w pryzmacie

    Jeżeli kąt padania promienia świetlnego wychodzącego z pryzmatu na płaszczyznę jest większy od kąta granicznego, to promień nie wychodzi z pryzmatu a ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu. Sytuacja ta zachodzi gdy:

    Całkowite wewnętrzne odbicie – zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) i występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.Prawo Snelliusa (załamania, refrakcji, Snella) – prawo fizyki opisujące zmianę kierunku biegu promienia światła przy przejściu przez granicę między dwoma ośrodkami przezroczystymi o różnych współczynnikach załamania. Prawo to wzięło swą nazwę od holenderskiego astronoma i matematyka Snelliusa, który jako pierwszy opublikował poprawne rozumowanie dotyczące zagadnienia w roku 1621.

    lub

    Kontrola autorytatywna – w terminologii bibliotekoznawczej określenie procedur zapewniających utrzymanie w sposób konsekwentny haseł (nazw, ujednoliconych tytułów, tytułów serii i haseł przedmiotowych) w katalogach bibliotecznych przez zastosowanie wykazu autorytatywnego zwanego kartoteką wzorcową.Węgielnica pryzmatyczna – urządzenie geodezyjne stosowane również w archeologii. Zbudowane jest z dwóch umieszczonych jeden nad drugim pryzmatów oraz okienka pomiędzy nimi. Pryzmaty umożliwiają patrzenie pod kątem prostym na prawo i lewo. U dołu węgielnicy podwieszany jest pion ułatwiający poprawne ustawienie urządzenia.

    Jeżeli dany pryzmat ma być użyty jako równoramienny pryzmat odbiciowy, w którym światło pada prostopadle na podstawę, by zaszło w nim całkowite wewnętrzne odbicie, to kąt przy podstawie tego pryzmatu musi spełniać warunek:

    Kąt graniczny - maksymalny kąt, pod jakim promień świetlny może padać na granicę ośrodków, ulegając przy tym załamaniu. Występuje tylko w sytuacji, gdy światło rozchodzące się w ośrodku o współczynniku załamania n1 pada na granicę z ośrodkiem o współczynniku załamania n2, takim że n2 < n1.

    Zobacz też[ | edytuj kod]

  • rozszczepienie światła
  • siatka dyfrakcyjna
  • tęcza
  • urządzenie optyczne
  • węgielnica pryzmatyczna
  • Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Pryzmat, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-29].
    2. 22° Halo Formation. [dostęp 2012-11-04].
    3. 46° Halo Formation. [dostęp 2012-11-04].




    Reklama