Prisma dispersivo - Dispersive prism

Fotografia de um prisma triangular, dispersando luz
Lâmpadas vistas através de um prisma

Em óptica , um prisma dispersivo é um prisma óptico , geralmente com a forma de um prisma triangular geométrico , usado como um componente espectroscópico . A dispersão espectral é a propriedade mais conhecida dos prismas ópticos, embora não seja o propósito mais comum de usar prismas ópticos na prática. Os prismas triangulares são usados ​​para dispersar a luz , ou seja, para separar a luz em seus componentes espectrais (as cores do arco - íris ). Diferentes comprimentos de onda (cores) de luz serão desviados pelo prisma em diferentes ângulos, produzindo um espectro em um detector (ou visto através de uma ocular). Isso é resultado do índice de refração do material do prisma (freqüentemente, mas nem sempre, um vidro), que varia com o comprimento de onda. Pela aplicação da lei de Snell , pode-se ver que conforme o comprimento de onda muda e o índice de refração muda, o ângulo de deflexão de um feixe de luz muda, separando as cores (componentes do comprimento de onda) da luz espacialmente. Geralmente, comprimentos de onda mais longos (vermelho) sofrem um desvio menor do que comprimentos de onda mais curtos (azul), onde o índice de refração é maior.

Uma boa descrição matemática da dispersão de prisma único é fornecida por Born e Wolf . O caso da dispersão de prisma múltiplo é tratado por Duarte .

A dispersão da luz branca em cores por um prisma levou Sir Isaac Newton a concluir que a luz branca consistia em uma mistura de cores diferentes.

Visão geral

Embora o índice de refração dependa do comprimento de onda em cada material, alguns materiais têm uma dependência do comprimento de onda muito mais poderosa (são muito mais dispersivos) do que outros. Os vidros em forma de coroa , como o BK7, têm uma dispersão relativamente pequena, enquanto os vidros de sílex têm uma dispersão muito mais forte (para luz visível) e, portanto, são mais adequados para uso como prismas dispersivos. Quartzo fundido e outros materiais ópticos são usados ​​em comprimentos de onda ultravioleta e infravermelho, onde os vidros normais se tornam opacos.

O ângulo superior do prisma (o ângulo da borda entre as faces de entrada e saída) pode ser ampliado para aumentar a dispersão espectral. No entanto, é frequentemente escolhido de forma que os raios de luz que entram e saem atinjam a superfície em torno do ângulo de Brewster ; além do ângulo de Brewster, as perdas por reflexão aumentam muito. Mais freqüentemente, os prismas dispersivos são equiláteros (ângulo de vértice de 60 graus) onde este é aproximadamente o caso.

Tipos

Os tipos de prisma dispersivo incluem:

Grades e montagens de prisma

Existem seis configurações de grade / prisma que são consideradas "clássicas":

Grismas (prismas de grade)

Uma rede de difração pode ser regulada em uma face de um prisma para formar um elemento chamado "grisma". Os espectrógrafos são amplamente usados ​​na astronomia para observar os espectros de estrelas e outros objetos astronômicos. A inserção de um grism no feixe colimado de um imageador astronômico transforma essa câmera em um espectrômetro, já que o feixe continua aproximadamente na mesma direção ao passar por ele. A deflexão do prisma é restringida para cancelar exatamente a deflexão devido à rede de difração no comprimento de onda central do espectrômetro.

Um tipo diferente de componente do espectrômetro, denominado grade imersa, também consiste em um prisma com uma grade de difração regida em uma superfície. No entanto, neste caso, a grade é usada na reflexão, com a luz atingindo a grade de dentro do prisma antes de ser totalmente refletida internamente de volta para o prisma (e saindo de uma face diferente). A redução do comprimento de onda da luz dentro do prisma resulta em um aumento da resolução espectral resultante pela razão entre o índice de refração do prisma e o do ar.

Com uma grade ou grade imersa, a fonte primária de dispersão espectral é a grade. Qualquer efeito devido à dispersão cromática do próprio prisma é acidental, ao contrário dos espectrômetros reais baseados em prisma.

Na cultura popular

A capitulação de um artista de um prisma de dispersão é visto na capa de Pink Floyd 's The Dark Side of the Moon , um dos álbuns mais vendidos de todos os tempos. O gráfico icônico mostra um raio de luz branca entrando no prisma e começando a se dispersar, e mostra o espectro saindo do prisma.

Veja também

Referências