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

Widmo światła białego (dziennego), uzyskane za pomocą pryzmatu szklanego równobocznego
Rozszczepienie światła białego w pryzmacie o dużej i małej dyspersji
Pryzmat rozszczepiający światło

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[1].

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

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°[potrzebny przypis].

Szczególne rodzaje pryzmatów:

Kąt załamania w pryzmacie edytuj

 
Bieg promienia świetlnego przez pryzmat.

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

 

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:

 

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

 

gdzie:

  – 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

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

 
 

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°[2]. Gdy promień przechodzi przez ścianki prostopadłe do siebie, to minimalny kąt odchylenia jest równy 46° i odpowiada za tworzenie się halo 46°[3].

Kąt graniczny całkowitego wewnętrznego odbicia edytuj

 
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:

 

lub

 

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:

 

Zobacz też edytuj

Przypisy edytuj

  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].