Optiline prisma

Optiline prisma on läbipaistev lihvitud pindadega optiline element, mille tahud murravad valgust. Tavaliselt on optilise prisma kujuks püstprisma kolmnurkse aluse ning ristkülikukujuliste külgedega. Samas, optiline prisma ei pea olema geomeetrilise prisma kujuga. Prismat saab valmistada materjalidest, mis on läbipaistvad lainepikkusetele, mille jaoks vastav prisma mõeldud on. Peamisteks prisma materjalideks on klaas, plastmass ja fluoriid.

Prismat kasutatakse, et jagada valgus laiali spektriks. Samuti saab prismaga peegeldada valgust ja polariseerida ehk eraldada kindlas tasandis polariseeritud komponent. 

Lihtsaimal murdval prismal on kaks murdvat tahku, nende ühist serva nimetatakse prisma murdvaks servaks ning tahkudevahelist nurka prisma murdvaks nurgaks. Prisma lõiget, mis on risti murdva nurgaga, nimetatakse prisma peatasandiks.

Tööpõhimõte

Kui valguskiir langeb prismale, toimub prismas kiire teekonna muutumine ehk murdumine vastavalt Snelli seadusele. Murdumisnurga saab arvutada langemisnurgast ja kahe keskkonna murdumisnäitajate suhtest (nt õhu ja prisma). Optiliste materjalide (nt klaas) murdumisnäitaja sõltub lainepikkusest. Seda sõltuvust nimetatakse dispersiooniks. Seega murduvad prismas erineva lainepikkusega valguskiired erineva nurga all. Nii saab valge valguse prisma abil spektriks jagada. Erinevalt difraktsioonivõrest prismas üleoktaaviga lainepikkuste levikunurgad ei kattu, vaid prisma võimaldab lahutada valguse spektriks laiemas sagedusribas. Seetõttu leiab prisma kasutust lairiba spektroskoopias.

Mõnikord kasutatakse prismat hoopis peegeldusteks. Kui prismas leviv valguskiir langeb prisma tahule suure nurga all (s.t. langemisnurk on suurem või võrdne kui vastav kriitiline nurk), siis toimub täielik sisepeegeldumine ning kogu valgus peegeldub. Järelikult saab mõnel juhul kasutada prismat peegli asemel.

Traditsiooniline prisma murrab valguskiiri alati oma aluse poole.

Prisma kaldenurga ja murdumisnäitaja arvutamine
Nurka  prismasse siseneva ja väljuva valguskiire vahel nimetatakse kaldenurgaks. Kaldenurka saab arvutada valemiga:

,

kus  on prisma murdumisnäitaja,  on prisma murdev nurk ja  on valguskiire langemisnurk.
Leidub selline langemisnurk , mille puhul kaldenurk omab minimaalset suurust. Vastavat nurka nimetatakse kaldemiinimumi nurgaks  ja selliselt asetatud prisma on kaldemiinimumi asendis. Sel juhul on kiirte käik prismas sümmeetriline. Seda nurka on võimalik leida eksperimentaalselt.

Teades kaldemiinimumi nurka ja prisma murdvat nurka saame välja arvutada prisma murdumisnäitaja:

.

Tuleb tähele panna, et nii murdumisnäitaja kui ka kaldemiinimumi nurk sõltuvad kasutatava valguse lainepikkusest.

Allikad
 https://en.wikipedia.org/wiki/Prism. (30.05.18)
 https://sisu.ut.ee/sites/default/files/optika/files/prisma_dispersioon18_04_2016.pdf. (30.05.18)
 https://sisu.ut.ee/optika/geomeetriline-optika. (31.05.18)

Hulktahukad