Что такое призма в физике

автор: admin
16.03.2024

Призма (оптика)

Призма — оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. Важнейшей характеристикой призмы является показатель преломления материала, из которого она изготовлена.

Путь лучей в треугольной призме

Простейшим типом призмы является треугольная призма, то есть тело, представляющее собой геометрическую фигуру призма с двумя треугольными основаниями и тремя боковыми гранями в форме прямоугольников.

На рисунке показано сечение треугольной призмы плоскостью, параллельной её основаниям. Обозначения: $\delta\,$ — угол отклонения, $\omega\,$ — преломляющий угол [1] призмы, $\alpha_1, \beta_2\,$ — углы падения, соответственно, входящего через боковую грань призмы луча и луча, выходящего через другую её боковую грань, $\beta_1, \alpha_2\,$ — углы преломления этих двух лучей соответственно. На данном рисунке материал призмы — оптически более плотная среда, чем её окружение, поскольку угол падения входящего луча больше его угла преломления. То есть относительный показатель преломления этого материала — больше единицы, обозначим его $n \,$ . Самая простая формула для угла отклонения получается, если предположить, что преломляющий угол призмы и угол падения входящего луча малы [2] . Тогда будет мал и угол $\alpha_2\,$ , а значит, малы будут и углы $\beta_1, \beta_2\,$ . По закону преломления света:

$\alpha_1\approx\sin\alpha_1=n\cdot\sin\beta_1\approx n\cdot\beta_1,\,$ $\alpha_2\approx\sin\alpha_2=n\cdot\sin\beta_2\approx n\cdot\beta_2\,$

Учитывая, что сумма углов четырёхугольника равна $2\pi\,$ и принимая во внимание, что $\omega=\beta_1+\beta_2\,$ :

$\pi-\delta+\pi-\omega+\alpha_1+\alpha_2=2\pi,\,$ $\delta=\alpha_1+\alpha_2-\omega\approx n\cdot(\beta_1+\beta_2)-\omega=n\cdot\omega-\omega=(n-1)\cdot\omega\,$

Таким образом, при малом угле падения входящего луча имеем приближённую формулу для угла отклонения:

$\delta\approx(n-1)\cdot\omega\,$

Эта формула важна еще и потому, что с её помощью можно вывести зависимость фокусного расстояния тонкой линзы от радиусов её поверхностей, при этом тонкая линза заменяется треугольной призмой и применяется формула для угла отклонения [3] .

В случае произвольных преломляющего угла призмы и угла падения входящего луча, и если абсолютный показатель преломления материала призмы равен $n_2\,$ , а её окружения — $n_1\,$ , подобными рассуждениями можно получить формулу [4] :

$\delta=\alpha_1-\omega+\arcsin\bigg(\frac</p> <p>\cdot\sin\omega\cdot\sqrt<1-\bigg(\frac\bigg)^2\cdot\sin^2\alpha_1>-\cos\omega\cdot\sin\alpha_1\bigg)» width=»» height=»» /></p><div class='code-block code-block-5' style='margin: 8px 0; clear: both;'>  <script src=$

СПЕКТРА́ЛЬНЫЕ ПРИ́ЗМЫ

СПЕКТРА́ЛЬНЫЕ ПРИ́ЗМЫ (дисперсионные призмы), одна из групп оптич. призм для пространственного разделения (разложения в спектр) оптич. излучения на монохроматич. составляющие, различающиеся длиной волны λ . Это разложение происходит вследствие зависимости угла отклонения θ луча, прошедшего через призму, от показателя преломления n материала призмы, различного для разных λ (см. Дисперсия света ). С. п. характеризуются угловой дисперсией Δθ / Δλ , которая зависит от материала призмы (величин n , Δn / Δλ ), преломляющего угла α и угла падения i (следовательно, и от углов преломления i ₁ и i ₂ на первой и второй гранях призмы).

Физика – преломление света сквозь призму

Призма – это треугольное стекло, которое имеет два треугольных основания и три прямоугольных боковых поверхности (как показано на рисунке ниже).

Уникальная форма призмы заставляет возникающий луч изгибаться под углом к направлению падающего луча, и этот угол известен как угол отклонения .

Угол между двумя боковыми гранями призмы известен как угол призмы .

Как показано на рисунке выше, призма разбила падающий белый свет на полосу цветов.

Различные цвета, которые видны сквозь призму, расположены по порядку; этот орден называется VIBGYOR .

VIBGYOR создается после взятия первой буквы всех следующих цветов –

V – фиолетовый

G – Зеленый

О – Оранжевый

R – красный

Полоса цветных компонентов светового луча называется спектром, а VIBGYOR – это последовательность цветов, которую вы можете видеть на изображении выше.

Расщепление света на разные цвета известно как дисперсия .

Все цвета имеют разные углы изгиба относительно падающего луча; список изгибов красного света (виден вверху), тогда как фиолетовый больше всего изгибается (см. изображение выше).

Из-за разных углов изгиба все цвета становятся разными.

Ньютон был первым ученым, который использовал стеклянную призму для получения спектра солнечного света, и он пришел к выводу, что солнечный свет состоит из семи цветов.

Радуга – это естественный спектр, который, вероятнее всего, появляется в небе после дождя (см. Изображение ниже).

Радуга после дождя обычно является результатом рассеивания солнечного света крошечными капельками воды.

Крошечные капли воды, присутствующие в атмосфере, действуют как маленькие призмы.

Радуга всегда образуется в противоположном направлении от Солнца.

Отклонение световых лучей от прямой траектории в атмосфере (обычно из-за изменения плотности воздуха) известно как атмосферная рефракция .

Преломление атмосферы вблизи земли приводит к появлению миражей, что означает, что дистанционные объекты кажутся поднятыми или опущенными, чтобы они мерцали или колебались, растягивались или укорачивались и т. Д.

Ночью звезды мерцают, это также из-за атмосферной рефракции.

Из-за атмосферной рефракции Солнце остается видимым примерно через 2 минуты после фактического захода солнца и примерно за 2 минуты до фактического восхода солнца (см. Изображение, приведенное ниже).

Земная атмосфера в основном состоит из гетерогенной смеси, такой как крошечные капли воды, взвешенные частицы пыли, дыма и молекулы воздуха. Когда луч света проникает сквозь такие мелкие частицы, путь луча рассеивается. Явление рассеяния света коллоидными частицами (атмосферы) вызывает эффект Тиндалла .

Рассеяние света делает частицы видимыми в атмосфере.

Очень мелкие частицы рассеивают в основном синий свет, тогда как частицы большего размера рассеивают свет, который имеет более длинные волны.

Красный свет имеет длину волны (примерно) в 1,8 раза больше, чем синий свет.

Призма (оптика)

PrismAndLight

В оптике призма — оптический элемент из прозрачного оптического материала (например, стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется либо испытывает полное внутреннее отражение.

1 Исторические сведения
2 Виды призм
- 2.1 Дисперсионные призмы
- 2.2 Отражающие призмы
- 2.3 Равносторонняя призма
- 2.4 Призма Николя
Исторические сведения [ ]

Дисперсионные призмы [ ]

Основная статья: Дисперсия света

Дисперсионные призмы используют в спектральных приборах для пространственного разделения излучений различных длин волн.

Отражающие призмы [ ]

Отражающие призмы — призмы с помощью которых без разложения (дисперсии) пучка луча света можно получить:
- одно отражение с отклонением пучка на 90°;
- два отражения с отклонением пучка на 80°;
- оборачивающие отражения — призма дающая зеркальное изображение; предмета, вращающееся в неподвижной плоскости при вращении призмы вокруг оси;
- пентапризма , отклоняющая луч на 90° после двух отражений.
Пентапризма широкое применение получила в зеркальных фотоаппаратах.

Равносторонняя призма [ ]

Путь лучей в призме [ ]

См. также [ ]
- Пентапризма
- en:Minimum deviation
- en:Theory of Colours — Призма (геометрия)
Ссылки [ ]
- Hecht, Eugene (2001). Optics (4th ed.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5.
Похожие публикации:

Что такое призма в физике

Призма (оптика)

Путь лучей в треугольной призме

СПЕКТРА́ЛЬНЫЕ ПРИ́ЗМЫ

Физика – преломление света сквозь призму

Призма (оптика)

Исторические сведения [ ]

Дисперсионные призмы [ ]

Отражающие призмы [ ]

Равносторонняя призма [ ]

Путь лучей в призме [ ]

См. также [ ]

Ссылки [ ]

Добавить комментарий Отменить ответ