Prizmalar: Tanım, Kırılma ve Tam Yansımalı Prizmalar

Pırlantanın Parlaklığının Sırrı

Pırlanta, yüksek kırıcılık indisine ve çok sayıda kesim yüzeyine sahip değerli bir taştır. Kırıcılık indisi büyük ve çok sayıda kesim yüzeyi olması nedeniyle pırlanta içine giren ışık, çıkana kadar birçok kez yön değiştirir ve tam yansımalar yapar. Ayrıca güneş ışığı pırlantanın içine girerken renklerine ayrılır. Tüm bunlar pırlantanın parlak ve renkli ışıklar saçıyor gibi görünmesine neden olur; yüzeyindeki kirlilik ve düzensizlikler bu ışık olaylarını etkileyerek parlaklığın azalmasına yol açar.

Prizma Nedir?

Işığı kıran, yansıtan ya da renk bileşenlerine ayıran; çok sayıda düzlem yüzeyden oluşabilen saydam cisimlere prizma denir. Işık, prizma yüzeyinde kırılma yasalarına göre kırılır. Havadan cam prizmaya giren tek renkli ışık, yüzeyin normaline yaklaşacak, camdan havaya çıkarken ise normalden uzaklaşacak şekilde kırılır.

Beyaz Işığın Prizmada Renklerine Ayrılması

Beyaz ışık, içinde farklı ışık renklerini barındırır. Beyaz ışık prizmadan geçerken renklerine ayrılır: kırmızı ışık, mavi ışığa göre daha az kırılır. Bu, her rengin farklı kırılma açısına ve dolayısıyla farklı sınır açısına sahip olmasının bir sonucudur (bkz. kırılma konusu).

Tam Yansımalı Prizmalar

İkizkenar dik üçgen şeklindeki cam prizmalara tam yansımalı prizma denir. Tam yansımalı prizmaların dar açıları 45°'dir. Camdan havaya geçişte sınır açısı 42°'dir; camdan havaya geçmek için sınır açısından büyük açıyla gelen ışın tam yansıma yapar. Tam yansımalı prizmaya gelen ışın, prizma içinde en az bir tam yansıma yapar.

Tam yansımalı prizmalarda ışının izleyeceği yol, geliş doğrultusuna göre üç farklı biçimde olabilir:

• Prizmanın dik yüzeylerinden birine dik olarak gelen ışın, diğer dik kenardan yine yüzeye dik olacak şekilde çıkar.
• Hipotenüse dik olarak gönderilen ışın, aynı doğrultuda hipotenüse dik olacak şekilde çıkar.
• Hipotenüse paralel olarak gönderilen ışın, hipotenüse paralel olarak çıkar.

Tam yansımalı prizmalara gelen ışın, gelme doğrultusuna dik ya da paralel olacak şekilde prizmayı terk eder.

Prizmaların Aynalara Göre Üstünlüğü ve Kullanım Alanları

Prizmalarda ışının parlaklık ve netlik kaybı düzlem aynalara göre daha azdır ve prizmalar aynalara göre daha dayanıklıdır. Bu nedenle dürbün, fotoğraf makinesi, periskop, mikroskop gibi birçok optik alette tam yansımalı prizmalar tercih edilir. Ayrıca birden fazla prizma bir arada kullanılarak ışının yönü ve doğrultusu istenildiği gibi değiştirilebilir — bu, birleşik prizma sistemlerinin (örneğin dürbünlerin) temelini oluşturur.

Özet

• Prizma, ışığı kıran, yansıtan veya renklerine ayıran, çok sayıda düzlem yüzeyden oluşan saydam bir cisimdir.
• Beyaz ışık prizmadan geçerken renklerine ayrılır; kırmızı ışık mavi ışığa göre daha az kırılır.
• İkizkenar dik üçgen şeklindeki tam yansımalı prizmaların dar açıları 45°, camdan havaya geçişte sınır açısı 42°'dir.
• Tam yansımalı prizmaya gelen ışın en az bir tam yansıma yapar ve prizmayı geliş doğrultusuna dik ya da paralel olarak terk eder.
• Prizmalar, düzlem aynalara göre daha az ışık kaybı ve daha fazla dayanıklılık sağladığından dürbün, fotoğraf makinesi, periskop ve mikroskop gibi optik aletlerde tercih edilir.