Basiswissen

Meist ein Dreieckprisma aus Glas für optische Effekte: unter einem Prisma wird in der Optik ein Bauelement in Form des geometrischen Körpers Prisma verstanden, das für unterschiedliche optische Effekte eingesetzt wird, z. B. als dispersives (Licht nach Wellenlängen auffächerndes) Element oder zur Umlenkung eines Lichtstrahls. Dazu stehen hier einige Formeln.

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Ein klassisches optisches Prisma, hier zur Aufspaltung von weißem Licht in verschiedene Spektralfarben genutzt.☛

Geometrie

Bei der Form eines optischen Prismas handelt es sich häufig um ein gerades Prisma mit einem Dreieck als Grundfläche. Es gibt aber auch andere Formen, etwa das Dove-Prisma mit seiner trapezförmigen Grundfläche. Die optischen Eigenschaften eines Prismas hängen im Wesentlichen ab von den Dreieckswinkeln bzw. der Lage der optisch wirksamen Prismenflächen zueinander und vom Brechungsindex des Werkstoffes (z. B. Glas oder transparenter Kunststoff).

Effekte

Brechung

Richtungsänderung: mit einem optischen Prisma kann man die Richtung eines einfallenden Lichtstrahles zum Teil drastisch ändern. Der zugrundeliegende physikalische Effekt heißt (Licht)Brechung. Die dazugehörige Formel heißt 👉 Snelliussches Gesetz

Dispersion

Auffächerung: fällt ein z. B. weißer Lichtstrahl auf ein Prisma, kann der Lichtstrahl durch das Prisma in seine Spektralfarben zerlegt werden. Der physikalische Effekt beruht darauf, dass die Stärke der Lichtbrechung von der Wellenlänge oder auch der Frequenz abhängt: blaues Licht wird sehr viel stärker in der Richtung geändert als etwa rotes Licht. Dadurch kann sich ein Lichtstrahl bei geeignetem Einfallswinkel stark auffächern. Mehr dazu unter 👉 Dispersion

Reflexion

Man kann optische Prismen auch ähnlich wie Spiegel dazu benutzen, Licht zu reflektieren. Dabei können je nach Baurt des Prisma zunächst ganz unerwartete Effekte auftreten (z. B. Dove-Prisma). Reflexionprismen werden in vielen optischen Geräten zu vielen verschiedenen Effekten eingesetzt.

Drehung

Ein sogenanntes Dove-Prisma, benannt nach dem Physiker und Meteorologen Wilhelm Heinrich Dove (1803 bis 1879), hat als Grundfläche ein Trapez. Blickt man entlang der Längsache durch eine der zwei rechteckigen Schrägflächen kann man folgenden Effekt beobachten: dreht man das Prisma um 45°, so dreht sich das gezeigte Bild um 90°.

Beim Blick durch die Längsache eines Dove-Prismas dreht sich das betrachte Objek immer doppelt so schnell wie das Prisma.

Ganz allgemein: eine Drehung des Dove-Prismas um einen Winkel α ergibt eine Drehung des betrachteten Objektes um 2α. Mathematisch beschreiben kann man den Effekt unter anderem mit Hilfe einer Drehmatrix. Siehe mehr unter 👉 Dove-Prisma

Fußnoten

[1] Der schlesische Physiker Heinrich Wilhelm Dove (1803 bis 1879) gilt heute als Begründer der Meteorologie als Wissenschaft. Er wirkte unter anderem in den Städten Königsberg (heute Kaliningrad) sowie Berlin. Siehe auch 👉 Heinrich Wilhelm Dove