Snel antwoord
Kies een rechthoekig prisma wanneer u een bundel 90° moet buigen of 180° moet terugkaatsen met minimaal verlies; totale interne reflectie werkt zonder coating. Kies een gelijkzijdig prisma wanneer u wit licht moet verspreiden in zijn spectrum of de brekingsindex moet meten. De twee zijn niet uitwisselbaar: de ene regelt de straalrichting, de andere regelt de golflengtescheiding.
gelijkzijdig prisma
Hoe elk prisma licht buigt
Een rechthoekig prisma heeft twee vlakken van 45° en één vlak van 90°. Licht dat loodrecht op een been invalt, raakt de hypotenusa onder een hoek van 45°, die de kritische hoek voor typisch optisch glas overschrijdt, waardoor de bundel intern reflecteert en onder 90° ten opzichte van de ingang uittreedt. Als u in plaats daarvan via de hypotenusa binnenkomt, keert de bundel terug onder 180° – nuttig voor retroreflectie of interferometerarmen. Omdat totale interne reflectie afhankelijk is van het glas-lucht grensvlak, is geen reflecterende coating nodig, wat verliezen laag houdt en coatingschade bij hoge vermogens voorkomt.
Een gelijkzijdig prisma heeft drie gelijke hoeken van 60°. Licht dat via één vlak binnenkomt, breekt, reist door het glas en verlaat via een ander vlak. Omdat de brekingsindex varieert met de golflengte, buigt blauw licht meer dan rood – dit is dispersie, en het is wat wit licht scheidt in een spectrum. De deviatiehoek hangt af van de index van het prisma en de invalshoek; bij minimale deviatie is het bundelpad symmetrisch en is het spectrum het zuiverst voor meting.
Afwijkingshoek en de betekenis ervan voor uitlijning
Voor een rechthoekig prisma wordt de afwijkingshoek geometrisch bepaald: 90° of 180°, afhankelijk van welk vlak wordt gebruikt. Die voorspelbaarheid maakt uitlijning eenvoudig: zodra het prisma haaks op de invallende bundel staat, ligt de uitgaande richting vast. Voor een gelijkzijdig prisma varieert de afwijking met de golflengte en de invalshoek, dus het kan niet als een eenvoudige vouwspiegel worden behandeld. U moet de invalshoek en de positie van de detector of spleet samen plannen en mogelijk een rotatiestage nodig hebben om de uitgang af te stemmen.
Als uw opstelling al strakke mechanische beperkingen heeft, is de vaste afwijking van een rechthoekig prisma gemakkelijker om mee te ontwerpen. Als u een spectrometer bouwt of de dispersie van een materiaal moet karakteriseren, is de variabele afwijking van een gelijkzijdig prisma het doel, geen nadeel.
Oppervlaktekwaliteit en materiaalkeuze
Rechthoekige prisma's worden vaak gespecificeerd op oppervlaktenauwkeurigheid en krasgetal, omdat de hypotenusa vlak genoeg moet zijn om totale interne reflectie zonder verstrooiing te ondersteunen. Een slecht hypotenusa-oppervlak verstrooit licht en kan het contrast in beeldvormings- of meetsystemen verminderen. Gelijkszijdige prisma's worden op vergelijkbare wijze gespecificeerd, maar de kritieke vlakken zijn de twee brekingsvlakken; hun polijsting beïnvloedt zowel de doorvoer als de spectrale resolutie. In beide gevallen betekent een fijner krasgetal minder strooilicht, wat belangrijker is bij toepassingen met zwakke signalen dan bij eenvoudige bundelsturing.
Ook de materiaalkeuze is belangrijk. N-BK7 is gebruikelijk voor zichtbaar en nabij-infrarood werk omdat het kosteneffectief is en een goede transmissie heeft. Gesmolten kwarts wordt gekozen wanneer thermische stabiliteit of UV-transmissie nodig is. Als uw toepassing een breed temperatuurbereik beslaat, kan de lagere thermische uitzetting van gesmolten kwarts helpen om de uitlijning stabiel te houden, maar het kost meer en is mogelijk niet nodig voor een opstelling op de werkbank.
Praktische verschillen in montage en hantering
Rechthoekige prisma's zijn compact en kunnen op één vlak worden gemonteerd, wat beugels vereenvoudigt en het aantal aanpassingen vermindert. Gelijkszijdige prisma's worden vaak op een rotatiestage gemonteerd om de invalshoek voor minimale deviatie in te stellen of het spectrum te scannen. Die extra vrijheidsgraad voegt uitlijningstijd toe, maar geeft u controle over dispersie.
De hantering is voor beide vergelijkbaar: pak ze bij de randen vast, draag handschoenen en reinig ze alleen indien nodig met geschikte optische kwaliteit benodigdheden. Vermijd contact met de schuine zijde of de brekende vlakken, omdat huidoliën de transmissie kunnen verminderen en moeilijk te verwijderen zijn zonder het polijstresultaat in gevaar te brengen.
Afwegingen in één oogopslag
- Straalsturing versus dispersie: Rechthoekige prisma's sturen een straal onder een vaste hoek van 90° of 180° via totale interne reflectie. Gelijkszijdige prisma's scheiden golflengten door dispersie, met een afbuighoek die afhangt van de golflengte en de invalshoek. Als u licht wilt omleiden, kiest u een rechthoekig prisma; als u golflengten wilt analyseren of scheiden, kiest u een gelijkzijdig prisma.
- Complexiteit van uitlijning: Rechthoekige prisma's hoeven alleen haaks op de ingangsbundel te worden geplaatst voor een voorspelbare uitvoer. Gelijktijdige prisma's vereisen vaak een rotatietafel en een zorgvuldige plaatsing van de detector of spleet om het gewenste golflengtebereik vast te leggen. Plan meer uitlijningstijd in voor gelijkzijdige prisma's, vooral als u minimale deviatie nodig hebt.
- Invloed van oppervlaktekwaliteit: Bij rechthoekige prisma's beïnvloeden de vlakheid van de schuine zijde en de kras- en splinterklasse de efficiëntie van totale interne reflectie. Bij gelijkzijdige prisma's beïnvloeden de twee brekende vlakken de doorvoer en spectrale zuiverheid. Specificeer een strengere kras- en splinterklasse wanneer strooilicht of een laag signaal een probleem is; standaardkwaliteit is vaak voldoende voor eenvoudige bundelomvouwing.
Relevante Esco Optics producten
- Ronde vensters van commerciële kwaliteit, N-BK7 optisch glas*: Ronde vensters van commerciële kwaliteit, N-BK7 optisch glas: oppervlaktenauwkeurigheid van 1.0–3.0 mm dikte ≤ 5λ per inch, 4.76–12.7 mm dikte ≤ 2λ per inch; oppervlaktekwaliteit 60-40 Scratch-Dig of beter; parallelliteit <15'. Als uw opstelling een vlak venster nodig heeft voor bundeltoegang of -bescherming, biedt dit N-BK7 venster een gedefinieerde vlakheid en kras-/putkwaliteit die zorgt voor consistente transmissie zonder de bundelafbuigende functie van een prisma.
- Optische planopties, dubbel precisieoppervlak: Optische vlakke platen, dubbel precisieoppervlak: gemaakt van gesmolten kwarts van kwaliteit G1; lage thermische uitzetting, slijtvastheid en stabiliteit maken continu gebruik mogelijk met minimale degradatie; verkrijgbaar met één of twee precisieoppervlakken. Wanneer u vóór montage de vlakheid van een prismavlak of een venster moet controleren, biedt een optische vlakke plaat van gesmolten kwarts een stabiele referentie die bestand is tegen slijtage en thermische drift.
Welk prisma past bij uw opstelling?
Het beste voor
- Het vouwen van een bundel over 90° in een compact instrument waar coatingvrije totale interne reflectie de voorkeur heeft.
- Retroreflectie van een bundel over 180° in interferometers of uitlijningsopstellingen.
- Toepassingen waarbij een vaste, voorspelbare afbuighoek het mechanische ontwerp vereenvoudigt.
Niet geschikt voor
- Het scheiden van wit licht in een spectrum of het meten van dispersie—gebruik in plaats daarvan een gelijkzijdig prisma.
- Het continu aanpassen van de uitgangshoek zonder het prisma te draaien—een gelijkzijdig prisma op een rotatiestage is flexibeler.
- Spectroscopie met hoge dispersie waarbij een diffractierooster een hogere resolutie zou bieden.
