프리즘


반사 프리즘

프리즘은 완벽하게 빛을 반사시킨다.

프리즘의 여러 용도 중에서 내부의 한 번 반사를 거쳐서 빠져나오는 빛을 이용하는 것도 있다. 이러한 프리즘반사 프리즘(reflecting prism)이라 하는 데 광선의 진행방향을 바꾸거나 분산 특성을 이용해서 특정한 파장의 빛을 편리하게 선택하는 용도로 사용한다.

아래 그림은 이러한 반사 프리즘의 대표적인 것이다. 거울에 의한 반사와 비슷하게 파를 반사시키나 전반사이므로 완전하게 반사시켜서 파를 직각으로 꺾어준다.

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반사 프리즘_ 직각이등변삼각형의 직각을 끼고 있는 면에 수직으로 빛을 입사시키면 마치 보통의 거울처럼 빛을 반사한다. 굴절률이 1.5 인 유리를 사용하는 경우에는 빗면에서 전반사를 하므로 손실 없이 반사된다. '리셋'을 누르면 다시 광선을 보여주며 때때로 녹색으로 파면을 나타내기도 한다.

아래 프리즘도브 프리즘(Dove prism)으로 평행광선이 향하는 방향을 바꾸지는 않지만 아래위로 뒤집힌 상을 만든다. 따라서 프리즘을 관성 방향을 축으로 회전시켜서 뒤집히는 방향을 조절할 수 있다.

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도브 프리즘_ 직각이등변삼각형의 직각부분을 위로 두고, 빗면에 나란하게 광선을 입사시키면 광선이 편향되지 않고 빠져나간다. 그러나 아래위가 뒤집힌다. 때때로 녹색으로 파면을 보여주기도 한다.


_ 광선의 진행_ 전반사_ 굴절률_ 거울_ 분산_ 파면

일정편향 프리즘

광로를 유지하면서 원하는 파장을 선택할 수 있다.

반사를 이용하는 프리즘 중에서 특정한 각으로 출사하는 빛을 받아들이도록 이후의 광학기구들을 정열해 두면 프리즘분산특성 때문에 이 조건을 충족하는 파장의 빛만 추출할 수 있다.

예를 들어 다음 그림은 이러한 프리즘의 일종인 아베 프리즘(Abbe prism)으로 편향각이 60 도 인 것을 선택하여 사용한다. 프리즘은 한 각이 60 도인 직각삼각형으로 짧은 변에 경사지게 입사하는 광선이 한 번 전반사를 거쳐서 빗면으로 나오게 된다. 이러한 상황에서는 반드시 첫 번째 굴절에서 굴절각은 30 도, 두 번째 전반사에서 반사각은 60 도, 세 번째 굴절에서의 입사각이 30 도로 마지막의 굴절각은 처음의 입사각과 같아야만 한다. 이는 정삼각형 프리즘에서 광선이 최소편향되는 조건에서의 입사각과 같은 입사각의 조건을 만족해야 한다.

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아베 프리즘_ 직각삼각형 프리즘의 짧은 변에 비스듬하게 광선이 들어와서 굴절-전반사-굴절을 거쳐 최종적으로 어떤 각도로 편향되어서 밖으로 빠져나간다. 프리즘의 방향을 변화시켜서 편향각이 60 도가 되는 빛을 찾아보자. 이 조건의 빛만을 사용한다. 그림에서 입사광선과 마지막 출사광선을 연장시켜서 이의 교점을 보여준다. 굴절률을 1.5 근처로 변화시켜서 이러한 조건이 이루어질 때의 입사각을 측정해 보자.


_ 전반사_ 굴절률_ 분산_ 광선



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