三棱镜

2021年6月7日4,186

棱镜,一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体,用以分光或使光束发生色散。棱镜是透明材料(如玻璃、水晶等)做成的多面体。在光学仪器中应用很广。棱镜按其性质和用途可分为若干种。例如,在光谱仪器中把复合光分解为光谱的“色散棱镜”,较常用的是等边三棱镜

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。

三棱镜的结构

三棱镜

三棱镜简称棱镜,是由玻璃透明体各平面相交而成的三角柱形体,一般所见的主切面为三角形,其结构有面、棱、顶角、底、底顶线等之分。

1、屈光面:眼用棱镜大多很薄,用其两斜平面为光线通过面,称为屈光面。

2、棱(主棱):棱是棱镜两个屈光面的交线,又称为顶。

3、顶角:顶角是指两屈光面相交而成的角。

4、底:与棱相对的一面称为底。

5、主切面:垂直于主棱的切面称为主切面。

6、底顶线:底顶线是指通过顶且垂直于底的直线。

7、偏向角:入射光线与出射光线的夹角称为三棱镜的偏向角。

三棱镜原理

三棱镜

阳光是复色光,有红橙黄绿蓝靛紫这些不同频率的光。这些对于同一介质的折射率不同,所以一束光进入三棱镜后,发生偏转角度不同的折射(光的折射定律)。

入射角的正弦正比于折射角的正弦,比例系数为折射率),所以原本一个方向前进的光束就会被分解成按偏转角度顺序排列的光带了。(偏转角=折射角-入射角,上述情况下个频率光的入射角都相同。)

三棱镜效应

三棱镜

白光是由各种单色光组成的复色光;同一种介质对不同色光的折射率不同;不同色光在同一介质中传播的速度不同。因为同一种介质对各种单色光的折射率不同,所以通过三棱镜时,各单色光的偏折角不同。因此,白色光通过三棱镜会将各单色光分开,即色散。

三棱镜的光学特性

三棱镜

1、棱镜的折光性。入射光线通过棱镜时发生屈折偏斜,屈折后的光线折向其底部。棱镜虽改变光束行进方向,但不改变其聚散度,即无集合或分散光线的作用。如入射光线为平行光线,其出棱镜时亦呈平行;入射光线为分散光线,出棱镜时亦为分散。

2、无聚焦能力,无焦点,所以不能成实像,其对影像的作用与平面镜相似,只能成虚像。

3、通过三棱镜观察物体,发觉视物向移位。

4、三棱镜是组成一切眼用球面透镜和柱面透镜的Z基本的光学单元。正球面透镜是由底相对的大小不同的三棱镜旋转所组成;负球面透镜是由顶相对的大小不同的三棱镜旋转所组成。正柱面透镜是由底相对的大小不同的三棱镜单向排列组成;负柱面透镜是由顶相对的大小不同的三棱镜单向排列组成。

三棱镜的用途

三棱镜

三棱镜为楔状形的镜片,由两个斜面和一个底面组成。光线通过三棱镜后向基底方向屈折,但不能聚焦。眼镜所用的三棱镜度数较低。

临床上辨认三棱镜的方法:可利用三棱镜向基底屈折光线的作用,通过三棱镜看物体(例如一条直线)向移位,即可辨认三棱镜的位置。

测量三棱镜度数可用中和法消解三棱镜的屈光力,了解三棱镜的度数。将已知度数的三棱镜底与被测三棱镜的尖重合,如果直线无移位,即三棱镜的屈光力被消解,此时已知三棱镜的度数即为被测三棱镜的度数。

三棱镜在眼科应用较广泛,用于临床检查和治疗方面。

三棱镜题干

实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率随着波长的变化符合科西经验公式:,其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下图所示。则

三棱镜

A.屏上c处是紫光
B.屏上d处是红光
C.屏上b处是紫光
D.屏上a处是红光

答案

D

解析

试题分析:白色光经过三棱镜后产生色散现象,在光屏由上至下(a、b、c、d)依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫.由于紫光的折射率最大,所以偏折最大;红光的折射率最小,则偏折程度最小.故屏上a处为红光,屏上d处是紫光,D正确.

故选:D

点评:从中发现,可见光是复色光,同时得出在介质中,紫光的折射率最大,红光的折射率最小.

知识点

根据n多题专家分析,试题“实验表明,可见光通过三棱镜时各色光的折射率随着波长的变化符合科西经验公式:,其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下图所示。则A.屏上c处是紫光B.…”主要考查了你对 【光的折射定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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