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五棱鏡的原理|結(jié)構(gòu)|發(fā)展
五棱鏡是有五個(gè)反射面的光學(xué)棱鏡，可以將入射的光線偏轉(zhuǎn)90°。進(jìn)入的光線在棱鏡里面反射兩次，使方向改變90°，不但不會(huì)倒置，也不會(huì)改變影像的偏手性，普通的直角...[查看全部]
棱鏡的一個(gè)顯著特點(diǎn)是能夠模仿作為一個(gè)平面鏡系統(tǒng)，來模擬棱鏡媒介中的光反射。更換反射鏡組件可能是最有用的棱鏡應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兌颊凵浠蛘郫B光線和改變圖像同位。要實(shí)現(xiàn)類似單個(gè)棱鏡的效果，通常需要使用多個(gè)反射鏡。因此，用一個(gè)棱鏡來代替幾個(gè)反射鏡可減少潛在的校準(zhǔn)錯(cuò)誤，提高準(zhǔn)確性和減少系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性。
棱鏡的發(fā)現(xiàn)牛頓在1666年發(fā)現(xiàn)光的色散現(xiàn)象，而中國人在這一方面又領(lǐng)先于外國人。中國人在公元10世紀(jì)，把經(jīng)日光照射以后的天然透明晶體叫做“五光石”或“放光石”，認(rèn)識(shí)到“就日照之，成五色如虹霓”。這是世界上對(duì)光的色散現(xiàn)象的最早認(rèn)識(shí)。它表明人們已經(jīng)對(duì)光的色散現(xiàn)象從神秘中解放出來，知道它是一種自然現(xiàn)象，這是對(duì)光的認(rèn)識(shí)的一大進(jìn)步。比牛頓通過三棱鏡把日光分成七色，說明白光是由這七色光復(fù)合而成的認(rèn)識(shí)早了七百年。
棱鏡是透明材料制成的多面體，是重要的光學(xué)元件。光線入射出射的平面叫側(cè)面，與側(cè)面垂直的平面叫主截面。根據(jù)主截面的形狀可分成三棱鏡、直角棱鏡、五角棱鏡等。三棱鏡的主截面是三角形，有兩個(gè)折射面，它們的夾角叫頂角，頂角所對(duì)的平面為底面。
根據(jù)折射定律光線經(jīng)過三棱鏡，將兩次向底面偏折，出射光線與入射光線的夾角q叫做偏折角。其大小由棱鏡介質(zhì)的折射率n和入射角i決定。當(dāng)i固定時(shí)，不同波長的光有不同的偏折角，在可見光中偏折角最大的是紫光，最小的是紅光。
棱鏡的作用1、常用數(shù)碼設(shè)備：照相機(jī)、閉路電視、投影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝錄機(jī)、CCD鏡頭及各類光學(xué)設(shè)備。
2、科學(xué)技術(shù)：望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、水準(zhǔn)儀、指紋儀、槍 械瞄準(zhǔn)鏡、太陽能轉(zhuǎn)換器及各類測(cè)量儀器。
3、醫(yī)療儀器：膀胱鏡、胃鏡及各類激光治療設(shè)備。
現(xiàn)代生活中，棱鏡被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼設(shè)備、科學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)儀器等領(lǐng)域。一些光學(xué)實(shí)驗(yàn)也離不開棱鏡。消費(fèi)者可以去當(dāng)?shù)毓鈱W(xué)儀器銷售點(diǎn)進(jìn)行購買。當(dāng)然，在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，我們也可以通過網(wǎng)絡(luò)購物來買到所需要的東
... 查看全文棱鏡共有四種主要類型：色散棱鏡、偏轉(zhuǎn)或反射棱鏡、旋轉(zhuǎn)棱鏡和偏移棱鏡。偏轉(zhuǎn)、偏移和旋轉(zhuǎn)棱鏡常用于成像應(yīng)用;擴(kuò)散棱鏡專用于色散光源，因此不適合用于要求優(yōu)質(zhì)圖像的任何應(yīng)用。
棱鏡的主要類型色散棱鏡：
根據(jù)棱鏡基片的波長和反射率，棱鏡色散取決于棱鏡的幾何及其折射率色散曲線。最小偏向角決定入射光線和投射光線之間的最小夾角。綠色光的波長偏離超過紅色，藍(lán)色比紅色和綠色多;紅色通常定義為656.3nm，綠色為587.6nm和藍(lán)色為486.1nm。
偏轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)和偏移棱鏡：
偏轉(zhuǎn)光線路徑的棱鏡，或?qū)D像從其原始軸偏移，在很多成像系統(tǒng)中很有幫助。光線通常在45°、60°、90°和180°角度偏轉(zhuǎn)。這有助于聚集系統(tǒng)大小或調(diào)整光線路徑而不影響其余的系統(tǒng)設(shè)置。旋轉(zhuǎn)棱鏡，例如道威棱鏡，用于旋轉(zhuǎn)倒位后的圖像。偏移棱鏡保持光線路徑的方向，還會(huì)將其關(guān)系調(diào)整為正常。
反射棱鏡反射棱鏡的工作原理實(shí)際上是光的反射定律和折射定律。光在相同介質(zhì)中發(fā)生反射時(shí)，其反射角和入射角相等;光由一種介質(zhì)垂直兩介質(zhì)平面入射到另一種介質(zhì)時(shí)，不會(huì)發(fā)生折射。
在采用一個(gè)反射棱鏡時(shí)，儀器接收到的返回光量會(huì)減弱。實(shí)際應(yīng)用中在進(jìn)行長距離測(cè)量時(shí)使用多個(gè)反射棱鏡。常用的棱鏡有：單棱鏡;3棱鏡;9棱鏡;簡易棱鏡;標(biāo)桿單棱鏡等。
在利用反射棱鏡(或者反射片)作為反射物進(jìn)行測(cè)距時(shí)，反射棱鏡接收全站儀發(fā)出的光信號(hào)，并將其反射回去。全站儀發(fā)出光信號(hào)，并接收從反射棱鏡反射回來的光信號(hào)，計(jì)算光信號(hào)的相位移等，從而間接求得光通過的時(shí)間，最后測(cè)出全站儀到反射棱鏡的距離。
色散棱鏡17世紀(jì)中后期，在一個(gè)三角形棱鏡的折射和色散是由英國物理學(xué)家艾薩克·牛頓爵士的第一個(gè)示范。
在一般情況下，有兩個(gè)或兩個(gè)以上的平面取向有利的折射而不是反射的入射光束的方式。當(dāng)一條光線發(fā)射色散棱鏡的表面，折射后，進(jìn)入根據(jù)斯涅耳定律，然后通過玻璃，直到達(dá)到所述第二接口。再次，
... 查看全文棱鏡在視光儀器中應(yīng)用比較廣泛，棱鏡應(yīng)用在綜合驗(yàn)光儀上，可用來雙眼視功能的檢查及隱斜的測(cè)量和定量，棱鏡還可應(yīng)用在訓(xùn)練器上，如雙筒式正位視訓(xùn)練器，主要結(jié)構(gòu)是雙片異向旋轉(zhuǎn)三棱鏡組，可用于斜視的矯治。
棱鏡的臨床應(yīng)用隨著視光學(xué)的發(fā)展，棱鏡在視光學(xué)及臨床上應(yīng)用也越來越常見。它主要用于診斷和治療一些眼科疾患，尤其是眼外肌疾患。
棱鏡可在雙眼視功能檢查中用來檢查隱性斜視、斜視，檢查雙眼的垂直、水平聚散度，訓(xùn)練眼外肌，并根據(jù)原則直接用棱鏡處方配合屈光矯正，還可以改善雙眼視功能，減少視疲勞，提高立體視精確度。棱鏡在近視預(yù)防中，無論調(diào)節(jié)性近視還是真性近視，都是由于人眼長期在近環(huán)境工作時(shí)，所引起的眼內(nèi)外肌三聯(lián)運(yùn)動(dòng)中的近反射所形成。
因此，防止近視的根本途徑應(yīng)是反其道而行之，設(shè)法營造遠(yuǎn)反射的條件。用棱鏡式組合透鏡能夠使人在讀寫時(shí)有效地放松睫狀肌、內(nèi)外直肌，消除調(diào)節(jié)和集合的緊張狀態(tài)，可將視近作業(yè)時(shí)眼睛的會(huì)聚狀態(tài)改變成望遠(yuǎn)平行狀態(tài)，通過望遠(yuǎn)鍛煉消除引發(fā)近視的環(huán)境因素隱患、提高遠(yuǎn)視力、整合和優(yōu)化眼屈光系統(tǒng)的方式來預(yù)防和安全治療近視眼。
大多數(shù)人的戴鏡習(xí)慣是只配一副眼鏡，既看遠(yuǎn)也看近，特別是學(xué)生，長時(shí)間用看遠(yuǎn)的眼鏡看近，眼肌單向用力，勢(shì)必會(huì)造成眼肌高度疲勞，加快近視增長，時(shí)間一長，假性近視變成了真性近視。用棱鏡矯正近視的原理是根據(jù)人眼的生理結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整眼鏡的屈光度和棱鏡度組合的方法，使青少年在長時(shí)間閱讀和寫作時(shí)佩戴，人為地在看近區(qū)域，通過棱鏡的屈光原理，創(chuàng)造看遠(yuǎn)的視覺效果，從而增加視覺舒適感，有效地預(yù)防和抑制近視快速增長。
棱鏡式組合透鏡針對(duì)青少年因長時(shí)間近距離讀寫所導(dǎo)致的近視，根據(jù)視覺生理學(xué)原理，針對(duì)近視眼發(fā)病機(jī)制——眼外肌壓迫、屈光調(diào)節(jié)，加用凸透鏡代替和放松眼部調(diào)節(jié)，緩解眼疲勞，從而減少晶狀體相對(duì)凸起程度;采用基底向內(nèi)三棱鏡，能減輕集合，解除了眼外肌對(duì)眼球的壓迫，降低眼壓
... 查看全文三棱鏡是橫截面積為三角形的三棱柱狀的透明體。當(dāng)復(fù)色光穿過棱鏡時(shí)，由于棱鏡對(duì)不同顏色的光的折射率不同，會(huì)使它們散開，這就是三棱鏡的色散作用。三棱鏡是一種分光元件，可制成分光儀、單色儀、光譜儀等光學(xué)儀器。
三棱鏡的結(jié)構(gòu)三棱鏡簡稱棱鏡，是由玻璃透明體各平面相交而成的三角柱形體，一般所見的主切面為三角形，其結(jié)構(gòu)有面、棱、頂角、底、底頂線等之分。
1、屈光面：眼用棱鏡大多很薄，用其兩斜平面為光線通過面，稱為屈光面。
2、棱(主棱)：棱是棱鏡兩個(gè)屈光面的交線，又稱為頂。
3、頂角：頂角是指兩屈光面相交而成的角。
4、底：與棱相對(duì)的一面稱為底。
5、主切面：垂直于主棱的切面稱為主切面。
6、底頂線：底頂線是指通過頂且垂直于底的直線。
7、偏向角：入射光線與出射光線的夾角稱為三棱鏡的偏向角。
三棱鏡的光學(xué)特性1、棱鏡的折光性。入射光線通過棱鏡時(shí)發(fā)生屈折偏斜，屈折后的光線折向其底部。棱鏡雖改變光束行進(jìn)方向，但不改變其聚散度，即無集合或分散光線的作用。如入射光線為平行光線，其出棱鏡時(shí)亦呈平行;入射光線為分散光線，出棱鏡時(shí)亦為分散。
2、無聚焦能力，無焦點(diǎn)，所以不能成實(shí)像，其對(duì)影像的作用與平面鏡相似，只能成虛像。
3、通過三棱鏡觀察物體，發(fā)覺視物向尖端移位。
4、三棱鏡是組成一切眼用球面透鏡和柱面透鏡的最基本的光學(xué)單元。正球面透鏡是由底相對(duì)的大小不同的三棱鏡旋轉(zhuǎn)所組成;負(fù)球面透鏡是由頂相對(duì)的大小不同的三棱鏡旋轉(zhuǎn)所組成。正柱面透鏡是由底相對(duì)的大小不同的三棱鏡單向排列組成;負(fù)柱面透鏡是由頂相對(duì)的大小不同的三棱鏡單向排列組成。
三棱鏡的用途三棱鏡為楔狀形的鏡片，由兩個(gè)斜面和一個(gè)底面組成。光線通過三棱鏡后向基底方向屈折，但不能聚焦。眼鏡所用的三棱鏡度數(shù)較低。
臨床上辨認(rèn)三棱鏡的方法：可利用三棱鏡向基底屈折光線的作用，通過三棱鏡看物體(例如一條直線)向尖端移位，即可辨認(rèn)三棱
... 查看全文五棱鏡是有五個(gè)反射面的光學(xué)棱鏡，可以將入射的光線偏轉(zhuǎn)90°。進(jìn)入的光線在棱鏡里面反射兩次，使方向改變90°，不但不會(huì)倒置，也不會(huì)改變影像的偏手性，普通的直角棱鏡則會(huì)導(dǎo)致影像與改變偏手性，五棱鏡多用于單反相機(jī)取景的反光裝置。
五棱鏡的歷史1948年，有一個(gè)廠商在相機(jī)頂上畫了一個(gè)圈，東德蔡司(也叫耶納蔡司，是2戰(zhàn)之后美蘇分裂德國的產(chǎn)物)生產(chǎn)了史上第一臺(tái)五棱鏡平視取景單反相機(jī)Contax S，它最終確立了135單反相機(jī)的典型結(jié)構(gòu)，一個(gè)鏡頭，有一個(gè)反光鏡，然后有一塊五棱鏡將光路回轉(zhuǎn)了一下，一方面將俯視光路變成平視，另一方面將取景的像左右正過來(俯視取景的時(shí)候像是左右相反的)，目前最先進(jìn)的數(shù)碼單反相機(jī)，從取景的基本結(jié)構(gòu)上來講，與它1948年的先祖完全沒有區(qū)別的。
五棱鏡內(nèi)的反射并非由完全內(nèi)反射造成，由于光束是以少于臨界角進(jìn)入，兩個(gè)反射面是鍍上反射物料以造成鏡面的反射效果，而兩個(gè)傳遞面則鍍上防反光涂層以減低反射。五棱鏡第5面則在光學(xué)上不會(huì)被使用，現(xiàn)代相機(jī)上使用的五棱鏡則常常會(huì)在反射面上以真空鍍膜技術(shù)鍍上一層銀膜并且在外面覆蓋黑色的保護(hù)涂層以加強(qiáng)反射效果。
理論上講，五棱鏡的反射視野率是100%的，不過限于成本和機(jī)內(nèi)空間還有產(chǎn)品的市場(chǎng)定位等等原因，大多數(shù)單反相機(jī)的視野率并不會(huì)做到100%(取景器視野率也是區(qū)分專業(yè)和準(zhǔn)專業(yè)機(jī)身的一個(gè)標(biāo)桿)，近年來在廠商喪心病狂的削減成本的做法下，還出現(xiàn)了以五面鏡代替五棱鏡組成光路的單反相機(jī)，這種相機(jī)的取景器常常會(huì)顯得比較暗淡，不如五棱鏡那么明亮。
五棱鏡的原理五棱鏡的原理是在棱鏡內(nèi)部的反射不是全反射造成的，因?yàn)槿肷涔饩€在反射時(shí)的角度小于臨界角，也就是全反射的最小角度，所以兩個(gè)反射面都要鍍成反射鏡面;入射與出攝的面則要鍍上防反射膜以減少反射。第五個(gè)面雖然沒有用到，但與兩個(gè)反射面的夾角都是鈍角(大于直角的內(nèi)角)。
五棱鏡的變型是屋
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