Vidění světla pomocí optických hranolů

Hranoly jsou základní optické komponenty, které využívají refrakční vlastnosti průhledných materiálů k ohýbání a rozptylování světelných paprsků. Hranol obsahuje alespoň dva leštěné optické povrchy, které lámou světlo na základě změn indexu lomu mezi hranolem a vzduchem. Hranoly manipulují se světlem pro aplikace včetně spektroskopie, laserů, mikroskopie a dálkoměru.

Isaac Newton poprvé použil trojúhelníkové skleněné hranoly v optických experimentech v 1600s. Newton nasměroval sluneční světlo přes hranol a pozoroval spektrální barvy oddělené disperzí. Došel k závěru, že bílé světlo obsahuje všechny viditelné vlnové délky. Moderní hranoly využívají řízenou distribuci a úplný vnitřní odraz k filtrování, rozdělování, odrážení a zeslabování světla.

Index lomu a disperze hranolového skla určují, jak moc se dráha světla ohýbá na rozhraní vzduch-sklo. Hustší křemenná skla jako SF6 vykazují vyšší rozptyl než korunková skla jako BK7. Hranoly pro spektroskopii jsou optimalizovány pro robustní a rovnoměrnou distribuci pro šíření bílého světla do jasných spektrálních pásem. Amici hranoly využívají dva různé typy skla pro zvětšení spektrální separace.

Pravoúhlé hranoly přesměrovávají dráhy dopadajícího světla o 90 stupňů prostřednictvím úplného vnitřního odrazu. Přepona hranolu je potažena pro úplný odraz. Porro hranoly a pentaprismy využívají více vnitřních odrazů k invertování obrázků nebo ke změně zvětšení. Střešní hranoly jsou kompaktní pravoúhlé hranoly užitečné pro dalekohledy a periskopy.

Dove hranoly otáčejí fotografie kolem optické osy pomocí několika vnitřních odrazů. Jsou kritickými součástmi v laserových skenovacích systémech, které stabilizují obrácené rotující obrazy. Abbeovy hranoly vychylují světlo jako holubičí hranol, ale se sníženou chromatickou aberací pro spektroskopická použití.

Moderní výroba hranolů využívá přesné lisování skla k vytváření složitých hranolových polí a optiky ve tvaru téměř sítě s přesnými úhly a nízkými náklady ve srovnání s broušením a leštěním. Optické povlaky zlepšují přenos přes hranoly a umožňují polarizační rozdělovací kostky paprsků.

Od rozkrývání barev tvořících světlo až po řízení laserových paprsků hranoly pokračují v rozvíjení optických aplikací díky své všestranné schopnosti manipulovat s dráhou a vlastnostmi světla. Nové geometrie hranolů a nové kompozice skla dále rozšiřují funkce snímání, zobrazování, přenosu dat a energie.