棱镜

棱镜（英语：Prism），在光学中是一种透明的光学元件，抛光与平坦的表面能折射光线。正确的表面角度取决于应用上的需求，传统的几何形状是以三角型为基础长方形为边的三棱柱。在口头上提到棱镜时，通常都是指这种类型，但许多光学棱镜都不是这种形状的棱镜。只要是对波长透明的材料都可以用来制造棱镜，但传统上和外观上看都是以玻璃来制作。

棱镜可以将光线分裂成原来的成分，也就是光谱（在彩虹中的颜色），也可以用来反射或分裂成不同的偏振光。

原理

光从一个介质移动到另一个介质时（例如，从空气到玻璃的棱镜），速度会改变。结果是，光的路径被弯曲，并且部分光被反射。光柱在接口所做的角度改变和反射的比率由两个介质相互的折射率来决定。多数介质的折射率与光的波长或光的颜色有关，当由棱镜表面折射时，由于色散作用导致不同程度的颜色分离。

艾萨克·牛顿是第一个注意到棱镜将无色的光分裂出颜色的科学家。牛顿安置了第二个棱镜让分裂出颜色后的光线穿过，但是光的颜色不会再改变，因此他认为棱镜能分离颜色。他也利用透镜和第二个棱镜将彩虹重组成白光。这个实验在科学革命期间成为新科学方法很有名的一个例子。这个实验的结果显然改变了形而上学，导致约翰·洛克primary vs secondary quality distinction（英语：Primary/secondary quality distinction）的崛起。

有时仅利用棱镜的表面反射而不是色散，如果在棱镜内部的光线抵达表面时的角度是陡峭的，便会产生全反射，所有的光线都会被反射回内部。这使棱镜在一些需要的情况下可以取代镜子的作用。

类型

一个将光线色散的三棱镜

色散棱镜

色散棱镜 适用于分解光线的组成，让光呈现原来光谱的颜色。因为折射率与光的频率有关，混合著各种频率的白光进入棱镜时，不同频率受到了不同程度的偏折。蓝色光的减速比红光多，因此偏折的也比红光多。

反射棱镜

反射棱镜用于反射光线，例如双筒望远镜。

偏光棱镜

也有偏光棱镜，能将光线分解，产生不同的偏光。传统上，这种棱镜的材料都是双折射的晶体制成的。

尼柯耳棱镜（Nicol prism）
沃拉斯顿棱镜（Wollaston prism）
洛匈棱镜（Rochon prism）
格兰-傅科棱镜（Glan-Foucault prism）
格兰-泰勒棱镜（Glan-Taylor prism）
格兰-汤普逊棱镜（Glan-Thompson prism）

参考资料

Hecht, Eugene. Optics (4th ed.). Pearson Education. 2001. ISBN 978-0-8053-8566-3.

棱镜

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原理

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色散棱镜

反射棱镜

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