منشور

 

دید کلی:

آیا تا به حال به چگونگی تشکیلرنگین کمان فکر کرده‌اید؟

طیف رنگی نور تابشی بر بلورها از جمله ساده‌ترینش خودکار شیشه‌ای یا پلاستیک شفاف را دیده‌اید؟

هاله رنگی دورلامپ الکتریکیرا در هوای مه آلود مشاهده نموده‌اید؟

 

  لایه‌های رنگی موجود در سطح مایعات مخلوط از جمله نفت و آب و ... فهمیده اید و ماهیت فیزیکی اینها را لمس کرده اید؟
در طبیعت از این پدیده‌ها بسیار است و همه آنها ماهیت نوری تقریبا واحدی دارند.

ماهیت منشور

نوری که از شیشه منشور می‌گذرد، به لحاظ بستگیضریب شکست بهطول موج و یا

 پاشندگی مواد، به رنگهای تشکیل دهنده آن تجزیه می‌شود.(تجزیه نور سفید)

مثلا نور سفید به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد. بنابراین در بحثمنشورها از پاشندگی نور می‌گذریم و منشورهایی را بررسی می‌کنیم که پاشندهنیستند، یعنی ضریب شکست آنها بستگی طول موجی ندارد، منشورهایی که می‌تواناز آنها در آرایش سطوح بازتابنده چندگانه استفاده کرد. مزیت منشور برمجموعه چندآینه این است که منشورها پس از تعبیه شدن در سیستم ، سمتگیری طراحی شده را حفظمی‌کنند و نیازی به تنظیم در دستگاه نهایی را ندارند. به غیر از اینکه خودمنشور به عنوان یک مجموعه کل تنظیم شده باشد.

ساختار کلی

از آنجا که کلیه منشورها جهت بازتابیدگی به لایه‌های مواد فلزی ودی الکتریکها در سطح خود لازم ندارند، برعکس ، آینه‌ها وقتی مورد استفاده قرارمی‌گیرند، کارآیی آنها تقریبا بدون اتلاف تابش است. و تنها اتلاف ناشی ازناخالصی و ناهمواریهای سطح منشور وبازتابشهای فرنل مربوط می‌شود که ناچیزند. آنچه مهم است تنظیم دائمی سطوح بازتابنده وبازتابش داخلی کلی است، استفاده از این منشورها در بیشتر دستگاههای نوری توصیه می‌شود.



 

 




دو مانع عمده در کاربرد منشورها وجود دارد آنها همهزینهووزنآنهاست; اگر مساحت سطح مقطع ورودی و خروجی یک منشور خیلی بیشتر از 5سانتیمتر مربع باشد، وزن آن قابل ملاحضه خواهد بود. همچنین هزینه ساخت وتولید یک تکه شیشه کلفت و صیقل دادن آن و تعبیه دقیق آن در جای مناسبقابلتوجه خواهد بود، لذا در ابعاد سطح مقطعی بزرگتر از 5 سانتیمتر مربعاستفاده از آینه‌ها امتیاز بیشتری دارد و یا اینکه با تقریبی ازمنشورهای پلاستیکیشفاف استفاده می‌کنند.

در حالت کلیمنشورهای باز تابش داخلی کلیوآینه‌های تخت به لحاظ کاربرد در سیستمهای مختلف با ملاحظه تمام پارامترهای طراحی دستگاه ، مکمل هم هستند.

باید بخاطر بسپاریم که در دستگاههای نوری کل یک منشور ظاهرنمی‌شود بلکه بعد از تنظیم منشور آن قسمتی از منشور که عمل می‌کند و درمسیر پرتوی ردیابی شده قرار می‌گیرد را نگه می‌داریم و سایر قسمتهای اضافیرا جهت کاهش وزن و حجم می‌بریم و از دستگاه نوری خارج می‌کنیم.

 

انواع منشورها و کاربردهای آنها:

 

منشور قائم الزاویه

سطح مقطع این منشور ساده و از یک مثلث (درجه45 - 90 - 45) ساخته شدهاست. نوری که از یک وجه کوچک آن وارد می‌شود در وتر آن بازتابیده می‌شود واز وجه کوچک دیگر خارج می‌گردد، به شرطی کهضریب شکست منشوربزرگتر از مقدار 1.414 باشد یعنی (n1 > 1.414)که نور باز تابش داخلی کلی خواهد کرد که این هم یک مزیت دیگر منشور بر آینه‌هاست.

 

منشور پنج وجهی

منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 منحرف می‌کند، بخاطر همین ویژگی به چنین منشوریگونیای اپتیکیمی‌گویند. در تنظیم و طراحی سیستمهایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی بهاندازه 90 هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند. به سبب زاویه تابش کوچکنخستین بازتابش داخلی ، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد. بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلمهای (پوششهای)بازتابنده پوشش یابند.

 




منشور پورو


این منشورها از ترکیب دو منشور راست گوشه بدست می‌آیند و در پیکربندیهای انحراف ثابت 180 درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالیکه هردو منشور تولید معکوس می‌کنند، ترکیب آنها تولید وارونی می‌کند. این دومنشور ، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می‌کنند (سیستم را در ادامه فرآیند ازمسیر نور خارج می‌کنند) و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هردو جهت افقی و عمودی جابجا می‌کنند. ازمنشور پورومی‌توان برای کاهش طول یکتلسکوپ کپلریاستفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارونتلسکوپ ضرورت دارد، بدست آورد. به همین دلیل ، در بسیاری از دوربینها و سایردستگاههای دو چشمی، از این منشور استفاده می‌شود.

 

منشور دوه

نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجابازتابش داخلی کلیمی‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی با قاعدهتبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطحقاعده ندارد، معمولا حذف می‌شود (برش داده می‌شود). آنچه باقی می‌ماند یکمنشور دوهنامیده می‌شود.

پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آنها از یکتیغه شیشه‌ایاست. بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد. اگر همباشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود. یکی از سودمندترین خواص منشوردوه آن است که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرونمنشور ، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشورمی‌شود. تعداد ترکیبهای منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آنها برایدستگاه نوری خاصی طراحی شده است.

 

محاسبه ضریب شکست منشورها

ضریب شکست شیشمنشور به توسط رابطه زیر داده می‌شود:


n = sin(A - Dm)/2 / sin(A + Dm)/2


که در آن A زاویه رأس منشوربوده و Dmزاویه کمترین انحراف منشوراست. زاویه کمترین انحراف منشور آنچنان زاویه‌ای است که با کوچکترینانحراف از آن زاویه ، منشور از حالت تنظیم خود خارج می‌شود و طیف منشورحذف می‌شود. به عبارتی در چنین زاویه‌ای ، منشور در آستانه تشکیل طیف نورتابشی است.

/ 0 نظر / 2 بازدید