簡介
在光學中,色散稜鏡是光學稜鏡的一種,通常的橫截面形狀為幾何的三角形,其他形狀色散稜鏡或是用於色散的稜鏡組也泛稱為色散稜鏡 。其中三稜鏡是最廣為人知的一種光學稜鏡,儘管不常見於實際生活中。色散稜鏡用於將光色散,也就是分離組成複色光的單色光。根據不同波長的光在同種材料中折射角度不同,便將複色光分解成了單色光。
色散稜鏡適用於分解光線的組成,讓光呈現原來光譜的顏色。因為折射率與光的頻率有關,混合著各種頻率的白光進入稜鏡時,不同頻率受到了不同程度的偏折。藍色光的減速比紅光多,因此偏折的也比紅光多。
原理
材料的折射率隨入射光頻率的減小(或波長的增大)而減小的性質,稱為“色散”。
色散可通過稜鏡或光柵等作為“色散系統”的儀器來實現。如一細束陽光可被稜鏡分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色光。這是由於複色光中的各種色光的折射率不相同。當它們通過稜鏡時,傳播方向有不同程度的偏折,因而在離開稜鏡則便各自分散成了單色光。
分類
三稜鏡
三稜鏡是最常用的色散稜鏡,光線在射入稜鏡和射出稜鏡時兩次折射。
貝林-布洛卡稜鏡
貝林-布洛卡稜鏡(Pellin–Broca prism)是以發明者,法國的儀器製造者貝林博士(Ph. Pellin)和物理光學教授布洛林(André Broca)的名字命名的。
稜鏡被塑造成有4個平面的方塊,各邊正確的角度依序為90°、75°、135°、和60°。光線由AB面入射,從BC面全反射,然後從AD面離開稜鏡。對特定波長的光,進入之後經過折射在射出時,可以正確的偏轉90°
阿貝稜鏡
阿貝稜鏡(Abbe prism)是以發明者德國物理學家恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)命名的光學元件,是與貝林-布洛卡稜鏡相似的類型,有固定偏向角度的色散稜鏡。
稜鏡是三個角分別為30°-60°-90°的直角玻璃鏡塊,在使用時,光束由AB面進入,經折射後從BC面全反射向AC面, 在AC面折射後射出。這種稜鏡被設計成特定波長的光在離開稜鏡時會偏轉60°
阿米西稜鏡
阿米西稜鏡(Amici prism)是以發明者義大利天文學家喬凡尼·阿米西(Giovanni Amici)命名的,是有色散功能的光學稜鏡組,常用於分光儀中。
阿米西稜鏡由 兩個三稜柱組成,第一個三稜柱通常由 中色散能力的玻璃製成,第二個則以 更高色散能力(相比於第一個)的玻璃製造。光線進入第一個稜鏡時先被折射,然後進入兩個稜鏡的交界面,因兩種玻璃材料折射率不同固在此交界面上再次發生折射,(兩次折射相對於入射光角度相反),最後折射光線以幾乎垂直於第二個稜鏡表面的方向射出。稜鏡的角度和材質經過選擇,使得其中一個波長(顏色)的光,通常是中心的波長,離開稜鏡時與入射的光束是平行的。其他波長偏轉的角度則與材料的色散能力有關。
直接用肉眼通過稜鏡組觀看光源就能顯示出光源的光譜。
其他稜鏡
反射稜鏡
反射稜鏡用於反射光線,例如雙筒望遠鏡。
• 五稜鏡
• 普羅稜鏡
• 普羅-阿貝稜鏡
• 阿貝-柯尼稜鏡
• 施密特-別漢稜鏡
• 達夫稜鏡
• 分色稜鏡
• 阿米西屋頂稜鏡
偏光稜鏡
也有 偏光稜鏡,能將光線分解,產生不同的偏光。傳統上,這種稜鏡的材料都是雙折射的晶體製成的。
• 尼柯耳稜鏡(Nicol prism)
• 沃拉斯頓稜鏡Wollaston prism
• 洛匈稜鏡(Rochon prism)
• 格蘭-傅科稜鏡(Glan-Foucault prism)
• 格蘭-泰勒稜鏡(Glan-Taylor prism)
• 格蘭-湯普遜稜鏡(Glan-Thompson prism)