Un prisma óptico es un elemento óptico transparente con superficies planas y pulidas que están diseñados para refractar la luz . Al menos una superficie debe tener un ángulo; los elementos con dos superficies paralelas no son prismas. El tipo más familiar de prisma óptico es el prisma triangular , que tiene una base triangular y lados rectangulares. No todos los prismas ópticos son prismas geométricos y no todos los prismas geométricos cuentan como prismas ópticos. Los prismas pueden fabricarse con cualquier material que sea transparente a las longitudes de onda para las que están diseñados. Los materiales típicos incluyen vidrio , acrílico y fluorita .
Se puede utilizar un prisma dispersivo para dividir la luz blanca en sus colores espectrales constituyentes (los colores del arco iris ), como se describe en la siguiente sección. Se pueden utilizar otros tipos de prismas que se indican a continuación para reflejar la luz o para dividir la luz en componentes con diferentes polarizaciones .
Los prismas dispersivos se utilizan para dividir la luz en sus colores espectrales constituyentes porque el índice de refracción depende de la longitud de onda ; La luz blanca que entra en el prisma es una mezcla de diferentes longitudes de onda, cada una de las cuales se curva de forma ligeramente diferente. La luz azul se ralentiza más que la luz roja y, por lo tanto, se desviará más que la luz roja.
La dispersión espectral es la propiedad más conocida de los prismas ópticos, aunque no es el propósito más frecuente del uso de prismas ópticos en la práctica.
Los prismas reflectantes se utilizan para reflejar la luz, con el fin de voltear, invertir, rotar, desviar o desplazar el haz de luz. Normalmente se utilizan para erigir la imagen en binoculares o cámaras réflex de un solo objetivo ; sin los prismas, la imagen estaría al revés para el usuario.
Los prismas reflectantes utilizan la reflexión interna total para lograr una reflexión casi perfecta de la luz que incide en las facetas en un ángulo suficientemente oblicuo. Los prismas suelen estar hechos de vidrio óptico que, combinado con un revestimiento antirreflectante en las facetas de entrada y salida, produce una pérdida de luz significativamente menor que los espejos metálicos.
Se pueden depositar varias capas ópticas de película delgada en la hipotenusa de un prisma en ángulo recto y cementarlas a otro prisma para formar un cubo divisor de haz. El rendimiento óptico general de dicho cubo está determinado por la fina capa.
En comparación con un sustrato de vidrio habitual, el cubo de vidrio proporciona protección de la capa de película delgada por ambos lados y una mejor estabilidad mecánica. El cubo también puede eliminar los efectos de etalon , la reflexión posterior y la ligera desviación del haz.
Otra clase está formada por prismas polarizadores que utilizan la birrefringencia para dividir un haz de luz en componentes de polarización variable . En las regiones visible y ultravioleta, tienen pérdidas muy bajas y su índice de extinción generalmente excede , lo que es superior a otros tipos de polarizadores . Pueden emplear o no una reflexión interna total;
Por lo general, están hechos de un material cristalino birrefringente como la calcita , pero otros materiales como el cuarzo y el α-BBO pueden ser necesarios para aplicaciones UV, y otros ( MgF 2 , YVO 4 y TiO 2 ) extenderán la transmisión más allá del rango espectral infrarrojo .
Los cristales birrefringentes también se pueden ensamblar de manera que conduzcan a una aparente despolarización de la luz.
Tenga en cuenta que la despolarización no se observaría para una onda plana monocromática ideal , ya que en realidad ambos dispositivos convierten la coherencia temporal o la coherencia espacial reducida , respectivamente, del haz en decoherencia de sus componentes de polarización.
Sin embargo, los prismas hechos de materiales isotrópicos como el vidrio también alterarán la polarización de la luz, ya que la reflexión parcial bajo ángulos oblicuos no mantiene la relación de amplitud (ni fase) de los componentes polarizados s y p de la luz, lo que lleva a una polarización elíptica general. . Este es generalmente un efecto no deseado de los prismas dispersivos. En algunos casos, esto se puede evitar eligiendo una geometría de prisma en la que la luz entra y sale en un ángulo perpendicular, mediante compensación a través de una trayectoria de luz no plana o mediante el uso de luz p-polarizada.
La reflexión interna total altera sólo la fase mutua entre la luz polarizada s y p. Bajo un ángulo de incidencia bien elegido, esta fase está cerca de .
La reflexión interna total en prismas encuentra numerosos usos a través de la óptica, la plasmónica y la microscopía. En particular:
Otros usos de los prismas se basan en su refracción desviadora del haz:
Al desplazar las lentes correctivas fuera de su eje , las imágenes vistas a través de ellas se pueden desplazar de la misma manera que un prisma desplaza las imágenes. Los profesionales del cuidado de la visión utilizan prismas, así como lentes fuera de eje, para tratar diversos problemas ortópticos :
Las gafas de prisma con un solo prisma realizan un desplazamiento relativo de los dos ojos, corrigiendo así la eso, exo, hiper o hipotropía.
Por el contrario, las gafas con prismas de igual potencia para ambos ojos, llamados prismas yugo (también: prismas conjugados , lentes ambientales o gafas de rendimiento ), cambian el campo visual de ambos ojos en la misma medida. [5]
