Prismen sind Körper aus Glas oder Kunststoff (Bild 1). Sie können genutzt werden, um Licht in seine Bestandteile zu zerlegen, um es in eine andere Richtung zu lenken (Umlenkprismen) oder um den Lichtweg umzukehren (Umkehrprismen). An Prismen erfolgt Brechung oder Totalreflexion von Licht.
Zerlegung von Licht mithilfe eines
Prismas
Lenkt man weißes Licht auf ein Prisma, so wird es durch die Brechung
des Lichtes in seine farbigen Bestandteile zerlegt. Ursache dafür
ist die Abhängigkeit der Brechzahl von der Wellenlänge des Lichtes.
Genauere Information dazu sind unter dem Stichwort "Farbzerlegung
durch Prismen und Gitter" zu finden. Genutzt wird diese
Farbzerlegung oder Dispersion bei der Spektralanalyse
zur Erzeugung von Spektren.
Umlenkprismen
Prismen, bei denen das Licht in eine andere Richtung gelenkt wird, nennt
man Umlenkprismen (Bild
2). In welche Richtung das auffallende Licht gelenkt wird, hängt
von der Richtung des Lichteinfalls, von der Form der Prismen sowie von
ihren optischen Eigenschaften ab.
Bei solchen Umlenkprismen erfolgt entweder eine zweifache Brechung an
den Grenzflächen Luft-Glas und Glas-Luft (Bild 2a) oder eine Totalreflexion
an einer Grenzfläche (Bild 2b). Dabei wird bei einem rechtwinkligen
Prisma das Licht um 90° abgelenkt.
Umkehrprismen
Prismen, bei denen die Lage von einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen
gerade umgekehrt wird, nennt man Umkehrprismen
(Bild 3). Die Umkehrung des Lichtes kann dabei durch zweifache Totalreflexion
(Bild 3a) oder durch zweifache Brechung und Totalreflexion (Bild 3b) erfolgen.
Anwendung von Prismen
Prismen werden vor allem genutzt, um Licht in seine Bestandteile zu zerlegen
oder um die Richtung des Lichtes bei optischen Geräten zu verändern.
In Spektralapparaten
werden sie zur Lichtzerlegung genutzt. Das so zerlegte Licht wird einer
Analyse unterzogen (Spektralanalyse).
In Ferngläsern
verwendet man Prismen, um das Licht umzulenken (Bild 4). Dadurch ist eine
relativ kurze Bauweise möglich. Darüber hinaus erfolgt eine
Umkehrung des Lichtes in der Weise, dass man im Fernglas ein aufrechtes
Bild der betrachteten Gegenstände sieht. Auch in Spiegelreflexkameras
werden Prismen eingesetzt.
Unter der Ablenkung durch ein Prisma versteht man den Winkel zwischen dem verlängerten auffallenden Lichtstrahl und dem austretenden Lichtstrahl. Geht man von Licht einer Frequenz (einer Farbe) aus, dann beträgt nach Bild 5 die Ablenkung:
Diese Minimalablenkung kann auch genutzt werden, um die Brechzahl des Prismas zu ermitteln.