Prisma – optiline keha

Prismat oled õppinud matemaatikas. Prismasid on mitmesuguseid. Paljudes optikaseadmetes kasutatakse läbipaistvast materjalist kolmnurkset püstprismat. Ühtedel moodustab prisma põhja võrdkülgne kolmnurk, teistel võrdhaarne täisnurkne kolmnurk.

Võrdkülgse (vasakul) ja võrdhaarse täisnurkse (paremal) põhjaga prismad

Valguse murdumine prismas

Kui suunata laserikiir prismale, on näha valguse murdumine prisma mõlemas tahus, nii valguse levimisel prismasse, kui ka sellest väljumisel.

Kui vaatame eset läbi prisma, siis esmapilgul me eset ei näegi. Prismat veidi kallutades ilmub ese nähtavale, kuid hoopiski teises kohas, kus seda näha lootsime. Läbi prisma me ei näe esemeid nende tõelises asukohas. Jooniselt selgub põhjus. Kui vaataksime küünalt otse, siis näeksime seda seal, kus see tõeliselt asub (S). Kui aga vaatame küünalt läbi prisma, siis jõuab silma valgus, mille suund on prismas muutunud. Me tajume aga esemeid selles sihis, milles valgus meie silma levib. Nii tekib ekslik mulje, nagu asuks küünal kohas S1.

Küünla näilise asukoha saab leida valguse murdumisseadust kasutades. Sarnase olukorraga me puutusime kokku nii eseme kujutise tekkimisel peeglis kui ka vees oleva eseme kujutise tekkimisel. Sellist eseme kujutist nimetame näivaks kujutiseks ja vastava kujutise asukohta näivaks asukohaks.

Valguse täielik peegeldumine prismas

Täisnurkset kolmnurkset püstprismat saab kasutada kahes rollis: valguse levimise suuna muutmiseks 90 kraadi võrra ja valguse suunamiseks tagasi.

Valguse levimise suuna muutmine 90° võrra
Valguse suunamine tagasi

Mõlemal juhul langeb valgus risti prisma ühe tahuga. Tahku läbib valgus suunda muutmata. Prismas esineb valguse täielik peegeldumine. Vasakpoolsel joonisel toimub prismas valguse suuna muutmine 90° võrra, prisma toimib nagu 45° nurga all paigaldatud peegel. Parempoolsel joonisel toimub valguse suunamine tagasi, prisma toimib ristpeeglina.

Millisele tahule (tahkudele) tuleks suunata valgus, et muuta valguse levimissuunda 90°?

  • ABC
  • DEF
  • ADEB
  • ADFC
  • CFEB

Millisele tahule (tahkudele) tuleks suunata valgus, et suunata valgus tagasi?

  • ABC
  • DEF
  • ADEB
  • ADFC
  • CFEB

Prismade rakendusi

Prismaperiskoop

Periskoopi kasutatakse tõkke taha vaatamiseks, näiteks vee all olevast allveelaevast merepinna jälgimiseks. Esemelt tulev valgus langeb periskoobi ühele prismale, peegeldub sellelt, langeb teisele prismale ja peegeldub sealt vaatleja silma.

Binokkel

Vasakul – tavaline binokkel, paremal – katusprismaga binokkel

Binokli põhiosa moodustavad kaks pikksilma. Pikksilm (vaata „Optikariistu”) pöörab kujutise ümber ja me näeme kõike „jalad ülespidi”. Selleks, et kujutis õigetpidi pöörata, kasutatakse prismasid.

Tavalises binoklis teevad prismad „silmade” vahe suuremaks. See võimaldab ka kaugeid esemeid näha ruumiliselt.

Selles binoklis on kasutusel kahest teineteisega risti olevast prismast koosnev süsteem, mis pöörab kujutise ümber.

Tänapäeval tehakse ka teist tüüpi binokleid, mis on eelmisega võrreldes kompaktsemad. Sellises binoklis on pikksilm ja prismad ühes torus.

Selles binoklis kasutatavat prismade süsteemi, mis kujutise ümber pöörab, nimetatakse katusprismaks, sest see meenutab kujult katust.

  • kujutise vähendamiseks
  • kujutise suurendamiseks
  • kujutise õiget pidi pööramiseks
  • kujutise suunamiseks eraldi paremasse ja vasakusse silma