常用棱镜
棱镜的分类主要是根据其形状和用途进行分类,而根据其形状进行分类时时常以其主截面的形状进行分类,因此这种分类方式分出的棱镜种类五花八门十分之多。本文主要介绍了按照棱镜的性质和用途分类中在光学系统中常常用到的几种棱镜。
1. 偏振分光棱镜
偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。其中P光完全通过,而S光以45°角被反射,出射方向与P光成90度。此偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成,其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。
2. 直角棱镜
直角棱镜通常用来转折光路或者将光学系统所成的像偏转90°。根据棱镜的方位不同,成像可为左右一致而上下颠倒与左右不一上下一致。直角棱镜也可用于合像、光束偏移等应用。直角棱镜使用时,通常镀一些光学膜。 直角棱镜本身有较大的接触面积以及有45°,90°这样典型的角度,所以,和普通的反射镜相比, 直角棱镜更容易安装,对机械应力具有更好的稳定性和强度。它们时常被应用于各类装置和光学器件中。
3. 三棱镜
三棱镜是光学上横截面为三角形的透明体。它是由透明材料作成的截面呈三角形的光学仪器,属于色散棱镜的一种,能够使复色光在通过棱镜时发生色散。
4. 等边棱镜
等边分散棱镜把一束光分散成不同的颜色,被用于光谱分析实验和仪器之中。当一束光倾斜入射到第一面时,由于玻璃的折射率和波长有关,其不同颜色的光折射不同的角度,这样在另一侧便出现一个光谱。
顶角为60°时,可以兼得最大分散和最少反射损失。色散能力越高或阿贝数越小的玻璃,产生的角色散越大。
5. 道威棱镜
道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后,此像被颠倒180°。另外,使此棱镜以其光轴为轴旋转时,像的旋转角为棱镜旋转角的两倍。一般而言,道威棱镜是利用临界角原理实现内部全反射,所以其视场角有限。同时,保持反射面清洁和使用平行光对于道威棱镜而言也十分重要。
6. 五角棱镜
五角棱镜是光束定角度(90°)转向器之一。它有两个用途:其一是,不管第一面上的入射角是多少,出射光均将入射光转向一定角度(90°);其二是,它和直角棱镜不同,所成的像既无旋转也无镜面反射。五棱镜常被应用于照相机的取景器、图像观察系统或测量仪器中。
7. 屋脊棱镜
两个互相垂直的反射面称为屋脊面,而带有屋脊面的棱镜称为屋脊棱镜。
屋脊棱镜体积较小而且可以使物镜和目镜位于一条直线上,因此常用于极紧凑的双筒镜。在不改变光轴方向和主截面内成像方向的条件下,增加一次反射,使系统总的反射次数由奇数次变成偶数次,从而达到物像相似的要求。
屋脊棱镜关键在于存在屋脊面,所谓屋脊面就是光路里面会遇到一个屋脊形的由两个反射面夹起来的反射面,两个面的棱在光路正中,所以有的屋脊棱镜可以看到中间有条分界线,其实也可以理解为把光束分成两半再拼合起来。把两个镜子组成一个直角就形成了一个屋脊面,一个最常用的别汉棱镜原理要反射6次。相应的、还有一种现代蔡司望远镜常用的abbe棱镜,也是一种屋脊棱镜,长度稍大,但是只要4次反射,而且不需要镀反光层,所以效率比别汉棱镜高而和普通的保罗棱镜差不多。
8. 角锥棱镜(保罗棱镜)
保罗棱镜又叫普罗棱镜,是光学上使用于光学仪器中,用来修改影像取向的一种折射式三棱镜。光线由三棱镜中最大的长方形面进入,经过斜面的两次全反射,再穿透原来的入射平面射出。因为光线只是以正常的状态进出,三棱镜并未发生色散的作用。但是经过保罗棱镜的影像会被翻转180°,并且会向原来进入的方向行进,也就是行进的方向也改变了180°。但是因为图像经过两次的反射,所以偏手性是不改变的。
保罗棱镜最常被以双保罗棱镜的组合来成对使用,第二个棱镜相对于第一个被旋转90°。让光线穿越这样安置的两片三棱镜,棱镜系统的净效应是入射的光线被平行的改变行进方向,影像被旋转180°,偏手性依然没有变化。