دید کلی :
- آیا تا به حال به چگونگی تشکیل رنگین کمان فکر کرده اید؟
- طیف رنگی نور تابشی بر بلورها از جمله ساده ترینش خودکار شیشه ای یا پلاستیک شفاف را دیده اید؟
- لایه های رنگی موجود در سطح مایعات مخلوط از جمله نفت و آب و... فهمیده اید و ماهیت فیزیکی اینها را لمس کرده اید؟
در طبیعت از این پدیده ها بسیار است و همه آنها ماهیت نوری تقریبا واحدی دارند.
تعریف منشور:
نوری که از شیشه منشور می گذرد، به لحاظ بستگی
ضریب شکست به
طول موج و یا
پاشندگی مواد ، به رنگ های تشکیل دهنده آن تجزیه می شود
«تجزیه نور) مثلا نور سفید به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می گردد.
بنابراین در بحث منشورها از پاشندگی نور می گذریم و منشورهایی را بررسی می کنیم که پاشنده نیستند یعنی ضریب شکست آنها بستگی طول موجی ندارد، منشورهایی که می توان از آنها در آرایش سطوح
بازتابنده چند گانه استفاده کرد.
مزیت منشور برمجموعه چند آینه ابن است که منشورها پس از تعبیه شدن در سیستم ، سمت گیری طراحی شده را حفظ می کنند و نیازی به تنظیم در دستگاه نهایی را ندارند. به غیر از اینکه خود منشور به عنوان یک مجموعه کل تنظیم شده باشد.
ساختار کلی:
- از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه های مواد فلزی و دی الکتریک ها در سطح خود لازم ندارند، بر عکس آینه ها لازم دارند. به عنوان آینه وقتی مورد استفاده قرار می گیرند، کار آیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی از ناخالصی و ناهمواری های سطح منشور و بازتابش های فرنل مربوط می شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح باز تابنده و باز تابشی داخلی کلی است استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاه های نوری توصیه می شود.
- دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها هم هزینه و وزن آنهاست;اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از 5 سانتیمتر مربع باشد وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود همچنین هزینه ساخت و تولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسب قابل توجه خواهد بود لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از 5 سانتیمتر مربع استفاده از آینه ها امتیاز بیشتری دارد. و یا اینکه با تقریبی از منشور های پلاستیکی شفاف استفاده می کنند.
- در حالت کلی منشورهای باز تابش داخلی کلی و آینه های تخت به لحاظ کاربرد در سیستم های مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند.
- باید به خاطر بسپاریم که در دستگاه های نوری کل یک منشور ظاهر نمی شود. بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می کند و در مسیر پرتوی ردیابی شده قرار می گیرد، را نگه می داریم. و سایر قسمتهای اضافی را جهت کاهش وزن و حجم می بریم. و از دستگاه نوری خارج می کنیم.
انواع منشورها و کاربرد های آنها:
سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث(درجه45- 90-45) ساخته شده است نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می شود در وتر آن باز تابیده می شود و از وجه کوچک دیگر خارج می گرددبه شرطی که
ضریب شکست منشور بزرگتر از مقدار 1.414 باشد یعنی (n1> 1.414) که نور
باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر
آینه هاست.
- منشور پنج وجهی:
منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 منحرف می کند به خاطر همین به چنین منشوری گونیای اپتیکی می گویند. در تنظیم و طراحی سیستم های که دارای مسیر های متقاطع پرتویی به اندازه 90 هستند بسیار سودمند واقع می شوند به سبب زاویه تابش کوچک نخستین باز تابش داخلی، باز تابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی گیرد بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلم های(پوشش های) بازتابنده پوشش یابند.
عکس پیدا نشد
- منشور پورو:
این منشور ها از ترکیب دو منشور راست گوشه بدست می آیند و در پیکر بندی های انحراف ثابت 180 درجه مورد استفاده قرار می گیرند در حالیکه هر دو منشور تولید معکوس می کنند، ترکیب آنها تولید وارونی می کند این دو منشور، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می کنند(سیستم را در ادامه فرایند از مسیر نور خارج می کنند). و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هر دو جهت افقی و عمودی جابه جا میکنند.
از منشور پورو می توان برای کاهش طول یک تلسکوپ کپلری استفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارون تلسکوپ ضرورت دارد، به دست آورد. به همین دلیل ، در بسیاری از دوربین ها و سایر دستگاه های دو چشمی ، از این منشور استفاده می شود.
- منشور دوه:
نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته میشود، در آنجا باز تابش داخلی کلی می یابد سپس در وجه مقابل می شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعده تبدیل شود از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای باز تابیده از سطح قاعده ندارد، معمولا حذف می شود(برش داده می شود). آنچه باقی می ماند یک منشور دوه نامیده می شود.
پیمایش پرتو های نوردر یک منشور دوه معادل عبور آنها از یک تیغه شیشه ای است. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می شود. یکی از سود مندترین خواص منشور دوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می شود.
عکس پیدا نشد
تعداد ترکیب های منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است. برای دست یابی به سایر ترکیبات به مرجع زیر مراجعه شود.
L.Levi, Applied Optics (Wily, New York 1968) Section 8.3, ”Prisms” and especially Appendix 8.2
“Major Types of Reflecting,” a Collection of prism designs by F.Gardner.
ضریب شکست شیشه منشور به توسط رابطه زیر داده می شود:
(n=sin«A-Dm)/2)/sin«A+Dm)/2
که در آن A
زاویه رأس منشور بوده و Dm
زاویه کمترین انحراف منشور است. زاویه کمترین انحراف منشور آنچنان زاویه ای است که با کوچکترین انحراف از آن زاویه ، منشور از حالت تنظیم خود خارج می شود و طیف منشور حذف می شود به عبارتی در چنین زاویه ای منشور در آستانه تشکیل طیف نور تابشی است.
مباحث مرتبط با منشورها:
