Panduan Prisma Optik: Jenis, Spesifikasi dan Cara Menentukan Sebelum Anda Membeli

Dua prisma boleh meninggalkan garis penggilap yang sama dengan lukisan yang sama dan masih berkelakuan berbeza di dalam instrumen yang telah siap. Kaca itu jarang menjadi alasan. Toleransi sudut, figura muka yang digilap dan cara salutan bertahan pada rasuk sebenar menentukan sama ada bahagian itu bertahan selama bertahun-tahun atau hanyut daripada spesifikasi dalam beberapa bulan.

Prisma optik ialah pepejal lutsinar yang dibatasi oleh permukaan rata dan berkilat yang bertemu pada sudut yang ditentukan. Cahaya yang memasuki satu muka dibiaskan pada sempadan kaca-udara, bergerak melalui bahan, dan kemudian sama ada membiaskan semula pada muka keluar atau memantul secara dalaman, jadi rasuk boleh diseleweng, tersebar, diputar atau dilipat di dalam isipadu yang sangat kecil.

Takrif prisma optik: unsur telus pepejal dengan sekurang-kurangnya dua permukaan berkilat rata, digunakan untuk menyimpang, memencarkan, memutar atau memantulkan cahaya melalui pembiasan terkawal dan pantulan dalaman keseluruhan.

Dalam sistem praktikal, definisi tunggal meliputi lima pekerjaan berbeza, dan setiap kerja menolak spesifikasi berbeza ke hadapan lukisan:

Menyimpang rasuk dengan sudut tetap, selalunya 90 atau 180 darjah
Menyebarkan cahaya putih kepada panjang gelombang yang berasingan untuk pengukuran
Melipat laluan optik yang panjang ke dalam sampul mekanikal pendek
Memutar atau menyongsangkan imej tanpa menambah kanta
Membelah, menggabungkan atau mensampel rasuk untuk pemantauan

Bagaimana Prisma Optik Membengkokkan Cahaya

Prisma membengkokkan cahaya kerana kaca mempunyai indeks biasan yang lebih tinggi daripada udara, jadi rasuk bertukar arah pada setiap permukaan bergilap yang dilaluinya.

Saiz perubahan itu mengikut undang-undang Snell, digunakan dua kali: sekali semasa masuk, sekali semasa keluar. Jumlah sisihan bergantung pada sudut puncak prisma, indeks biasan bahan, dan panjang gelombang cahaya. Kerana indeks meningkat apabila panjang gelombang memendek, cahaya biru menyimpang lebih daripada cahaya merah, dan rasuk yang meninggalkan prisma merebak ke dalam spektrum. Setiap prisma yang tersebar, daripada sekeping demonstrasi bilik darjah ke hujung hadapan spektrometer, berfungsi mengikut prinsip itu.

Jumlah pantulan dalaman memberikan prisma peranan kedua. Dalam N-BK7, sudut genting berada pada kira-kira 41.2 darjah, jadi cahaya yang mengenai muka 45 darjah dalaman memantul hampir tanpa kehilangan dan tanpa sebarang salutan logam. Prisma sudut tegak yang digunakan dengan cara ini menggantikan cermin, menghilangkan risiko degradasi salutan, dan mengekalkan rasuk pantulan pada kedudukan tetap berbanding muka pintu masuk.

Prisma sama sisi 60 darjah dalam N-BK7 menghasilkan sisihan minimum kira-kira 38.7 darjah pada 587.6 nm. Alihkan sudut puncak sebanyak satu minit lengkok dan rasuk keluar beralih bersamanya, itulah sebabnya lukisan prisma memetik sudut dalam minit lengkok dan saat lengkok dan bukannya dalam milimeter.

Jenis Prisma Optik dan Apa Yang Setiap Satu Lakukan

Kebanyakan susunan prisma jatuh ke dalam tujuh geometri standard, dan setiap satu ditadbir oleh spesifikasi kawalan yang berbeza.

Jenis prisma optik biasa, tindakan optik yang dihasilkannya, dan spesifikasi yang harus dikunci terlebih dahulu.
Jenis prisma	Tindakan optik	Aplikasi biasa	Spesifikasi untuk dikawal
Prisma sudut kanan	Menyimpang pancaran 90 darjah dengan pantulan dalaman, atau 180 darjah apabila digunakan secara berpasangan	Periskop, pemidang tilik, stereng pancaran	Sudut antara dua kaki dan kerataan hipotenus
Prisma Porro	Dua pantulan dalaman, sisihan 180 darjah, pendirian imej	Teropong, instrumen pemerhatian	Toleransi sudut pasangan dipadankan
Prisma bumbung	Sisihan 90 darjah dengan pendirian imej di sepanjang tepi bumbung	Teleskop padat, kamera	Ralat sudut bumbung dalam saat lengkok dan had cip tepi bumbung
Prisma burung merpati	Memutar imej pada dua kali kadar putaran mekanikal	Teleskop penjajaran, interferometer	Keselarian muka akhir dan nisbah panjang kepada apertur
Prisma Pellin-Broca	Sisihan malar 90 darjah pada satu panjang gelombang yang dipilih	Spektroskopi, pemilihan panjang gelombang	Sudut puncak dan penyebaran bahan
Prisma penyebaran sama sisi	Mengasingkan panjang gelombang melalui pembiasan	Spektrometri, penalaan laser, optik pengajaran	Sudut puncak, kehomogenan kaca, kualiti permukaan
Prisma baji	Sisihan rasuk kecil dan terkawal	Stereng rasuk, pembetulan optik	Sudut baji dalam minit lengkok

Geometri hanya separuh daripada spesifikasi. Prisma sudut tegak yang sama boleh dibekalkan dengan kaki yang digilap atau dikisar halus, dengan atau tanpa salutan anti-reflektif, dan dengan toleransi sudut yang berbeza mengikut susunan magnitud antara gred am dan gred ketepatan.

Apabila reka bentuk menggunakan beberapa prisma secara bersiri, sebatian toleransi dan bukannya purata keluar. Sepasang prisma Porro yang masing-masing boleh diterima sendiri masih boleh menghasilkan imej senget atau diputar apabila ia dipasang bersama.

Optical Prism Range for Custom Light Direction and Dispersion

Julat Prisma Optik untuk Arah Cahaya Tersuai dan Serakan Terokai prisma optik dan blok panduan cahaya untuk mengarah, memantulkan atau menyebarkan cahaya dalam spektrometer, mikroskop, teleskop, paparan dan pembetulan penyimpangan. Lihat Produk →

Spesifikasi Pembeli Harus Sahkan Sebelum Memesan

Lima spesifikasi menentukan sama ada prisma berfungsi dalam sistem: toleransi sudut, kerataan permukaan, kualiti permukaan, apertur yang jelas dan prestasi salutan. Segala-galanya yang lain pada lukisan adalah kedua kepada lima orang itu.

Spesifikasi prisma, julat nilai biasa dan akibat peringkat sistem apabila nilai terlepas.
Spesifikasi	Julat biasa	Apa yang berlaku jika ia salah
Toleransi sudut	3 minit lengkok am, ketepatan 30 saat lengkok, ketepatan tinggi 5 saat lengkok	Ralat penunjuk rasuk yang tiada pelarasan pelekap boleh betulkan sepenuhnya
Kerataan permukaan	Gelombang suku hingga satu gelombang kesepuluh pada 632.8 nm	Herotan hadapan gelombang, saiz tempat yang diperbesarkan, peleraian hilang
Kualiti permukaan	60-40 umum menggali calar, 20-10 untuk kegunaan laser	Taburan, kecacatan salutan, mengurangkan ambang kerosakan
Bukaan jelas	80 hingga 90 peratus daripada dimensi muka	Vignetting dan keratan rasuk di tepi
Chamfer	0.2 hingga 0.5 mm pada 45 darjah	Serpihan tepi yang menjadi sumber serakan kekal
Salutan	Anti-reflektif di bawah 0.5 peratus setiap permukaan	Pantulan hantu, kehilangan daya pemprosesan, kegagalan salutan di bawah kuasa

Ralat sudut 30 saat lengkok menyesarkan rasuk kira-kira 0.15 mm selepas satu meter perjalanan. Darabkan itu merentasi permukaan dalam kereta api lipat dan ia berhenti menjadi toleransi abstrak dan menjadi masalah penjajaran yang boleh dilihat pada bangku ujian.

Pemeriksaan masuk adalah tempat paling murah untuk menangkap ralat tersebut. Urutan yang pendek dan berulang menangkap hampir semua yang mencapai barisan pengeluaran:

Padankan sijil bahan dan gred indeks dengan lukisan sebelum sebarang pengukuran bermula.
Ukur sudut pada goniometer atau autocollimator semasa bahagian itu masih dalam balutan pelindungnya.
Periksa angka permukaan dengan interferometer merentasi apertur jelas penuh, bukan sahaja di tengah.
Sahkan penghantaran salutan atau pantulan pada panjang gelombang reka bentuk dan sahkan ambang kerosakan untuk rasuk berdenyut.
Rekodkan dimensi, chamfer dan kebolehkesanan lot dalam log pemeriksaan supaya kegagalan kemudiannya boleh dikesan kepada satu kelompok.

Versi penuh senarai semak ini, yang ditulis untuk pasukan perolehan dan reka bentuk, dinyatakan dalam kami panduan memilih prisma optik tersuai .

Bahan dan Salutan Yang Mengubah Prestasi

N-BK7 kekal sebagai bahan prisma lalai untuk kerja nampak dan inframerah dekat; silika lebur, nilam dan cermin mata indeks tinggi mengambil alih apabila kestabilan terma, julat penghantaran atau serakan lebih penting daripada kos.

Silika bercantum

1.459

N-BK7

1.517

nilam

1.768

N-SF11

1.785

Indeks biasan pada 587.6 nm. Indeks yang lebih tinggi menghasilkan sisihan yang lebih besar dari sudut puncak yang sama, itulah sebabnya kaca batu api padat sesuai dengan prisma penyebaran padat.

Salutan mengubah prestasi sama seperti substrat, dan pertukaran biasanya ditentukan oleh kuasa rasuk dan bukannya oleh kos sahaja.

Prisma tidak bersalut

Pantulan fresnel kira-kira 4 peratus setiap permukaan dalam N-BK7
Kos unit terendah dan masa pendahuluan terpendek
Tiada lapisan salutan untuk merosot atau terbakar
Boleh diterima untuk kerja pencahayaan, tontonan dan demonstrasi kuasa rendah

Prisma bersalut anti-reflektif

Pantulan di bawah 0.5 peratus untuk satu lapisan, di bawah 0.2 peratus untuk reka bentuk jalur lebar
Daya pemprosesan yang lebih tinggi merentas pemasangan berbilang prisma
Mengurangkan imej hantu dan cahaya sesat
Ambang kerosakan mesti ditentukan untuk penggunaan laser berdenyut

Untuk laser berdenyut, ambang kerosakan salutan lebih penting daripada penghantaran. Kehilangan empat peratus tenaga adalah mudah diterima; salutan yang gagal pada fluence yang dipancarkan oleh rasuk anda menamatkan laluan cahaya secara kekal.

Tempat Prisma Optik Digunakan

Prisma optik muncul di mana-mana rasuk perlu dilipat, dibelah atau distabilkan di dalam ruang terhad, dan bahagian yang sama sering berfungsi untuk industri yang kelihatan tidak berkaitan di atas kertas.

1.517 Indeks biasan N-BK7 pada 587.6 nm

41.2 Sudut kritikal untuk jumlah pantulan dalaman dalam N-BK7, dalam darjah

80-90% Bukaan jelas boleh digunakan sebagai bahagian dimensi muka

30 lengkok Toleransi sudut ketepatan biasa untuk prisma pengimejan

Pengimejan perubatan dan endoskopi , di mana pemasangan prisma melipat laluan imej di dalam tiub hanya beberapa milimeter lebar
Penderiaan automotif dan LiDAR , di mana prisma mengemudi dan membelah rasuk tanpa sebarang bahagian yang bergerak
Spektroskopi dan penalaan laser , di mana prisma penyebaran memisahkan panjang gelombang untuk pengukuran
Teropong, teleskop dan periskop , di mana Porro, bumbung dan prisma Dove mendirikan dan memutar imej
Rasuk laser lipatan pada alatan mesin , di mana prisma sudut tegak bersalut mengekalkan laluan rasuk pendek
Penglihatan mesin dan interferometri , di mana kerataan dan kestabilan sudut memacu ketepatan pengukuran

Di dalam endoskop perubatan, pemasangan prisma perlu melipat laluan optik sebanyak 90 darjah dalam perumah yang diukur dalam milimeter. Kualiti tepi dan geometri pelekap akhirnya menjadi penting hampir sama seperti angka optik, kerana sudut sumbing pada skala itu melemparkan serakan terus ke dalam imej.

Prisma jarang digunakan secara bersendirian. Ia biasanya dipasangkan dengan kanta yang melakukan pemfokusan manakala prisma mengendalikan arah, serakan atau orientasi, jadi pemasangan tunggal selalunya memerlukan kedua-dua komponen yang dinyatakan dengan belanjawan penjajaran yang sama.

Optical Lens Range for Focusing, Collimating, and Custom Applications

Julat Kanta Optik untuk Pemfokusan, Penggabungan dan Aplikasi Tersuai Semak imbas kanta optik daripada plano-cembung kepada jenis bukan sfera kompleks untuk keselamatan, pengukuran, elektronik pengguna, sistem laser dan aplikasi automotif tersuai. Lihat Produk →

Perkara yang Perlu Dihantar Dengan RFQ Prisma

Petikan prisma hanya tepat seperti lukisan yang dilampirkan padanya. Harga pembekal terhadap timbunan toleransi, bukan terhadap bentuk, jadi lukisan yang tidak lengkap menghasilkan sama ada harga berlapik atau bahagian yang gagal semasa ketibaan.

Spesifikasi optik

Bahan dan gred indeks
Sudut puncak dengan toleransi
Kerataan permukaan at the test wavelength
Kualiti permukaan calar-gali
Bukaan jelas as a percentage of face
Salutan curve and required reflectance or transmission

Spesifikasi mekanikal

Dimensi luar dengan toleransi
Saiz dan sudut chamfer
Memasang muka dan tepi rujukan
Tanda orientasi untuk perhimpunan
Had berat untuk binaan bawaan udara atau pegang tangan

Maklumat komersial

Prototaip dan kuantiti pengeluaran
Tahap laporan pemeriksaan diperlukan
Keperluan pembungkusan dan pengendalian bilik bersih
Jadual penghantaran dan destinasi
Keperluan kebolehkesanan lot

Harga prototaip dan pengeluaran untuk prisma yang sama selalunya berbeza sebanyak 30 peratus atau lebih setiap keping. Perkakas, lekapan penghalang dan larian salutan dilunaskan merentas kuantiti yang berbeza, jadi petikan setiap peringkat secara berasingan memberikan gambaran yang lebih jelas daripada angka gabungan tunggal.

Hantar lukisan bersama-sama dengan panjang gelombang operasi dan kuasa rasuk ke kami pasukan kejuruteraan dan semakan toleransi biasanya boleh diselesaikan bersama petikan, bukannya selepas bahagian pertama tiba.

Soalan Lazim Mengenai Prisma Optik

Apakah perbezaan antara prisma optik dan kanta?

Kanta mempunyai permukaan melengkung dan membentuk imej dengan menumpu atau mencapah cahaya. Prisma mempunyai permukaan rata yang digilap dan mengubah arah, serakan atau orientasi cahaya tanpa membentuk imej dengan sendirinya. Kedua-duanya sering digabungkan dalam satu perhimpunan: lipatan prisma dan mengorientasikan laluan, kanta melakukan pemfokusan.

Seberapa ketat toleransi sudut prisma?

Bekerja ke belakang daripada belanjawan sistem. Pencahayaan am dan instrumen tontonan biasanya bertolak ansur dengan beberapa minit arka. Pengimejan, metrologi dan interferometri biasanya memerlukan 30 saat lengkok atau lebih baik. Prisma yang terletak di dalam pemasangan berbilang unsur yang mesti kekal sejajar mengikut suhu mungkin memerlukan 5 saat lengkok, dan reka bentuk pelekap perlu menyokongnya.

Bahan manakah yang harus saya pilih untuk prisma?

N-BK7 meliputi kerja yang paling boleh dilihat dan inframerah dekat pada suhu sederhana. Silika bercantum sesuai dengan penghantaran ultraviolet dalam, kestabilan haba dan rintangan kerosakan laser yang lebih tinggi. Sapphire mengendalikan persekitaran yang keras dan jalur inframerah dengan kos pemprosesan yang lebih keras. Kaca indeks tinggi seperti N-SF11 memberikan sisihan yang lebih besar dari sudut puncak yang lebih kecil, yang terus menyebarkan prisma padat.

Bolehkah prisma tersuai dihasilkan dalam kuantiti yang kecil?

ya. Larian prototaip beberapa keping adalah rutin, dan faktor pengehad biasanya adalah saiz kelompok salutan dan perkakas yang diperlukan untuk menyekat dan menggilap geometri yang luar biasa. Membekalkan lukisan lengkap dengan toleransi pada pertanyaan pertama memendekkan laluan dari petikan ke artikel pertama.

Minta laporan pemeriksaan sebelum anda berhujah tentang harga. Prisma murah yang gagal dalam pemeriksaan artikel pertama lebih mahal dalam masa program yang hilang berbanding prisma yang dinyatakan dengan betul.