Un prisma triangolare, disperdendo la luce; onde mostrate per illustrare le diverse lunghezze d’onda della luce. (Fare clic per visualizzare l’animazione)
La luce cambia velocità mentre si sposta da un mezzo all’altro (ad esempio, dall’aria nel vetro del prisma). Questo cambiamento di velocità fa sì che la luce venga rifratta e entri nel nuovo mezzo con un’angolazione diversa (principio di Huygens)., Il grado di curvatura del percorso della luce dipende dall’angolo che il fascio di luce incidente fa con la superficie e dal rapporto tra gli indici di rifrazione dei due media (legge di Snell). L’indice di rifrazione di molti materiali (come il vetro) varia con la lunghezza d’onda o il colore della luce utilizzata, un fenomeno noto come dispersione. Ciò fa sì che la luce di diversi colori venga rifratta in modo diverso e lasci il prisma ad angoli diversi, creando un effetto simile a un arcobaleno. Questo può essere usato per separare un fascio di luce bianca nel suo spettro costituente di colori., Una separazione simile avviene con materiali iridescenti, come una bolla di sapone. I prismi generalmente disperdono la luce su una larghezza di banda di frequenza molto maggiore rispetto alle griglie di diffrazione, rendendole utili per la spettroscopia ad ampio spettro. Inoltre, i prismi non soffrono di complicazioni derivanti dalla sovrapposizione di ordini spettrali, che tutti i reticoli hanno.
I prismi sono talvolta usati per la riflessione interna sulle superfici piuttosto che per la dispersione., Se la luce all’interno del prisma colpisce una delle superfici con un angolo sufficientemente ripido, si verifica una riflessione interna totale e tutta la luce viene riflessa. Questo rende un prisma un utile sostituto per uno specchio in alcune situazioni.
Angolo di deviazione e dispersione
Angolo di raggio la deviazione e la dispersione attraverso un prisma possono essere determinate tracciando un raggio campione attraverso l’elemento e usando la legge di Snell ad ogni interfaccia., Per il prisma è riportato a destra, indicato angoli sono dato da
θ 0 ‘= arcsin ( n 0 n 1 sin θ 0 ) θ 1 = α − θ 0 ‘q 1’ = arcsin ( n 1 n 2 sin θ 1 ) q 2 = q 1 ‘ − α {\displaystyle {\begin{aligned}\theta ‘_{0}&=\,{\text{arcsin}}{\Big (}{\frac {n_{0}}{n_{1}}}\,\sin \theta _{0}{\Big )}\\\theta _{1}&=\alpha -\theta ‘_{0}\\\theta ‘_{1}&=\,{\text{arcsin}}{\Big (}{\frac {n_{1}}{n_{2}}}\,\sin \theta _{1}{\Big )}\\\theta _{2}&=\theta ‘_{1}-\alpha \end{aligned}}} ., δ = θ 0 + q 2 = q 0 + arcsin ( n peccato ) − α {\displaystyle \delta =\theta _{0}+\theta _{2}=\theta _{0}+{\text{arcsin}}{\Big (}n\,\sin {\Grande }{\Big )}-\alpha } δ ≈ θ 0 − α + ( n ) = θ 0 − α + n α − θ 0 = ( n − 1 ) α . {\displaystyle \ delta \ approx \ theta _ {0}- \ alpha + {\Big (} n\, {\Big} {\Big)} = \ theta _ {0}- \alpha +n\alpha-\theta _{0}=(n-1) \ alpha\.}
L’angolo di deviazione dipende dalla lunghezza d’onda attraverso n, quindi per un prisma sottile l’angolo di deviazione varia con la lunghezza d’onda secondo
δ ( λ ) ≈ α {\displaystyle \delta (\lambda )\approx \alpha } .
