Prisma (óptica)

Los prismas dispersivos se utilizan para descomponer la luz en sus colores espectrales constituyentes, ya que el índice de refracción depende de la longitud de onda . La luz blanca que entra en el prisma es una mezcla de diferentes longitudes de onda, cada una de las cuales se desvía ligeramente de forma distinta. La luz azul se ralentiza más que la luz roja y, por lo tanto, se desviará más que esta última.

• prisma de Abbe
• Prisma de Amici y otros tipos de prismas compuestos
• Prisma de hadas
• Grisma , un prisma dispersivo con una rejilla de difracción en su superficie.
• Prisma de Littrow con espejo en su faceta posterior.
• Prisma de Pellin-Broca
• Prisma triangular

La dispersión espectral es la propiedad más conocida de los prismas ópticos, aunque no sea el propósito más frecuente de su uso en la práctica.

Los prismas reflectantes se utilizan para reflejar la luz, con el fin de invertir, rotar, desviar o desplazar el haz luminoso. Se emplean habitualmente para enderezar la imagen en binoculares o cámaras réflex ; sin ellos, la imagen aparecería invertida.

Los prismas reflectantes utilizan la reflexión interna total para lograr una reflexión casi perfecta de la luz que incide sobre las caras con un ángulo suficientemente oblicuo. Los prismas suelen estar hechos de vidrio óptico que, combinado con un recubrimiento antirreflectante en las caras de entrada y salida, produce una pérdida de luz significativamente menor que la de los espejos metálicos.

• Número impar de reflexiones, la imagen se proyecta invertida (reflejada).
  • Reflector de prisma triangular, proyecta la imagen lateralmente (la dispersión cromática es cero en caso de incidencia perpendicular de entrada y salida).
  • El pentaprisma del techo proyecta la imagen de lado, invertida a lo largo del otro eje.
  • Proyecciones de imagen de prisma de paloma hacia adelante
  • El retroreflector de esquina proyecta la imagen hacia atrás.
• Número par de reflejos, la imagen se proyecta en posición vertical (sin cambio de lateralidad; puede o no estar rotada).
  • El prisma de Porro proyecta la imagen hacia atrás y desplazada.
  • El prisma de Porro-Abbe proyecta la imagen hacia adelante, rotada 180° y desplazada.
  • El prisma de Perger, un desarrollo basado en el prisma de Porro-Abbe, proyecta la imagen hacia adelante, rotada 180° y desplazada.
  • El prisma de Abbe-Koenig proyecta la imagen hacia adelante, rotada 180° y colineal (4 reflexiones internas [2 reflexiones están en los planos del techo]).
  • El prisma de Bauernfeind proyecta la imagen lateralmente (inclinada 45°).
  • El prisma de techo Amici proyecta una imagen lateral.
  • El pentaprisma proyecta la imagen de lado.
  • El prisma de Schmidt-Pechan proyecta la imagen hacia adelante, rotada 180° (6 reflexiones [2 reflexiones están en los planos del techo]; compuesto por una parte de Bauernfeind y una parte de Schmidt ).
  • El prisma de Uppendahl proyecta la imagen hacia adelante, rotada 180° y colineal (6 reflexiones [2 reflexiones están en los planos del techo]); compuesto por 3 prismas cementados entre sí.

Se pueden depositar diversas capas ópticas delgadas sobre la hipotenusa de un prisma recto y cementarlas a otro prisma para formar un cubo divisor de haz. El rendimiento óptico general de dicho cubo viene determinado por la capa delgada.

En comparación con un sustrato de vidrio convencional, el cubo de vidrio protege la capa delgada por ambos lados y ofrece mayor estabilidad mecánica. Además, elimina los efectos de etalón , la reflexión posterior y la ligera desviación del haz.

• Los filtros de color dicroicos forman un prisma dicroico.
• Los divisores de haz cúbicos polarizantes tienen una relación de extinción menor que los birrefringentes, pero son menos costosos.
• Los espejos parcialmente metalizados proporcionan divisores de haz no polarizantes.
• Espacio de aire: Cuando las hipotenusas de dos prismas triangulares se apilan muy cerca una de la otra con un espacio de aire, la reflexión interna total frustrada en un prisma permite acoplar parte de la radiación a una onda que se propaga en el segundo prisma. La potencia transmitida disminuye exponencialmente con el ancho del espacio, por lo que se puede ajustar en varios órdenes de magnitud mediante un tornillo micrométrico.
• Biprisma (o biprisma de Fresnel): dos prismas unidos por sus bases, formando un ángulo de vértice amplio (~ 180°); se utiliza en interferometría de trayectoria común . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Otra clase está formada por prismas polarizadores que utilizan la birrefringencia para dividir un haz de luz en componentes de polarización variable . En las regiones visible y ultravioleta, tienen pérdidas muy bajas y su relación de extinción suele superar${\displaystyle 10^{5}:1}$, que es superior a otros tipos de polarizadores . Pueden o no emplear reflexión interna total;

• Una polarización se separa por reflexión interna total:
  • Prisma de Nicol
  • prisma de Glan-Foucault
  • Prisma de Glan-Taylor , cuya variante de alta potencia también se denomina prisma láser de Glan.
  • Prisma de Glan-Thompson
• Una polarización se desvía únicamente por refracción diferente:
  • prisma de Rochon
  • Prisma de Sénarmont
• Ambas polarizaciones se desvían por refracción:
  • prisma de Wollaston
  • Prisma de Nomarski : una variante del prisma de Wollaston en la que los componentes p y s emergen desplazados y convergiendo entre sí; importante para la microscopía de contraste de interferencia diferencial.
• Ambas polarizaciones permanecen paralelas, pero están separadas espacialmente:
  • Desplazadores de haz polarizado, generalmente hechos de cristal anisotrópico grueso con facetas planas paralelas.

Estos materiales suelen estar hechos de un material cristalino birrefringente como la calcita , pero otros materiales como el cuarzo y el α-BBO pueden ser necesarios para aplicaciones UV, y otros ( MgF ₂ , YVO ₄ y TiO ₂ ) extenderán la transmisión más allá en el rango espectral infrarrojo .

Los prismas fabricados con materiales isótropos como el vidrio también alteran la polarización de la luz, ya que la reflexión parcial en ángulos oblicuos no mantiene la relación de amplitud (ni la fase) de las componentes polarizadas en s y p de la luz, lo que da lugar a una polarización elíptica general . Este es, por lo general, un efecto indeseado de los prismas dispersivos. En algunos casos, esto se puede evitar eligiendo una geometría de prisma en la que la luz entre y salga en ángulo perpendicular, compensando mediante una trayectoria de luz no plana o utilizando luz polarizada en p.

La reflexión interna total altera únicamente la fase mutua entre la luz polarizada en s y en p. Bajo un ángulo de incidencia bien elegido, esta fase es cercana a${\displaystyle \pi /4}$.

• El rombo de Fresnel utiliza este efecto para lograr la conversión entre polarización circular y lineal. Esta diferencia de fase no depende explícitamente de la longitud de onda, sino únicamente del índice de refracción, por lo que los rombos de Fresnel fabricados con vidrios de baja dispersión alcanzan un rango espectral mucho más amplio que las láminas de cuarto de onda . Sin embargo, desplazan el haz.
• El rombo de Fresnel duplicado, con reflexión cuádruple y desplazamiento de haz nulo, sustituye a una placa de media onda .
• Un efecto similar también puede utilizarse para fabricar una óptica que mantenga la polarización.