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Prismen

Prismen

 

In der Optik ist ein Prisma (griech. Gesägtes) ein keilförmiger, transparenter Körper mit flachen, glatten Oberflächen. Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übertritt (z.B. von der Luft in das Glas des Prismas), erfährt es eine Änderung der Geschwindigkeit. Das Ergebnis ist Brechung und teilweise Reflektion des Lichts. Der Auftreffwinkel des Lichts auf die Begrenzungsfläche und die Brechzahlen (Brechungsindizes) der beiden Medien bestimmen die Stärke der Reflektion und den Brechungswinkel.

 

Da jede Substanz für jede Farbe (und damit Wellenlänge) einen leicht unterschiedlichen Brechungsindex aufweist, trennt ein Prisma die verschiedenen Farben eines einfallenden Lichtstrahls (siehe unten Dispersion). 

 

 

Richtungsänderung und Bildumkehr eines Lichtstrahls. Im Porro-Prisma, benannt nach seinem Erfinder Ignazio Porro, erfährt das Licht immer eine Richtungsänderung von 90° (siehe Kap. 4.1.1)

 

Dieses Bild basiert auf dem Bild Porro-prism.png aus der freien Enzyklopädie Wikipedia  und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Der Urheber des Bildes ist DrBob.

 

Totalreflektierende Prismen werden in Fernrohren zur Bildumkehr und Verkürzung des Strahlengangs (und damit der Baulänge) verwendet. Das „achromatische Prisma“ besteht aus zwei Prismen, die so abgestimmt sind, dass ein Lichtstrahl annähernd ohne Farbzerlegung abgelenkt wird (mehr über Achromate in Kap. 2.4.2 Chromatische Aberration).

 

Bei LUGER kommen die aus Borsilikatglas gefertigten BK-7-Prismen und die aus Bariumkronglas gefertigten BaK-4-Prismen zum Einsatz. Letztere liefern im Vergleich zu den BK-7-Prismen ein noch helleres und schärferes Bild.

 

Zum Verständnis der Wirkungsweise eines Prismas muss der Begriff Dispersion kurz erklärt werden. Das lateinische Verb dispergere bedeutet ausbreiten, zerstreuen, auseinanderlaufen. In der Physik bedeutet Dispersion unter anderem die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit (von Wellen) in einem Medium von der Wellenlänge bzw. von der Frequenz. In der Optik interessiert vor allem, dass die Brechzahl von der Wellenlänge abhängig ist.

 

Wächst die Brechzahl mit abnehmender Wellenlänge, so spricht man von normaler (oder positiver) Dispersion. Normale Dispersion ist typisch für die meisten transparenten Medien im sichtbaren Spektrum. Wächst die Brechzahl dagegen mit steigender Wellenlänge, so liegt anomale (oder negative) Dispersion vor. Anomale Dispersion ist typisch für Wellenlängen mit hoher Absorption.

 

Bei normaler Dispersion wird (kurzwelliges) blaues Licht stärker gebrochen als (langwelliges) rotes Licht. Aufgrund der Dispersion lässt sich weißes Sonnenlicht in einem Prisma in seine Bestandteile zerlegen. Auch die Aufspaltung des Sonnenlichts im Regenbogen kann als eine Konsequenz der Dispersion erklärt werden, die Licht beim Durchgang durch Regentropfen erfährt.

 

 

 

Wirkungsweise der Dispersion

 

Dieses Bild basiert auf dem Bild Prism_rainbow_schema.png aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. Der Urheber des Bildes ist Alex_Anlicker.

 

Dieser Artikel basiert teilweise auf dem Artikel Dispersion (elektromagnetische Wellen) aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

 

Auch die Chromatische Aberration (siehe Kap. 2.4.2) ist ein Dispersionsphänomen.

 

In Kap. 4.1.1  (Dachkant- und Porroprismengläser) finden sich weitere Informationen zu diesem Thema.

 

 

 

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