三棱鏡是光學上橫截面為三角形的透明體,由透明材料制成的光學儀器,屬于色散棱鏡的一種,能夠使復色光在通過棱鏡時發生色散。最常用于光線的色散,即將光線分解成為不同的光譜成分。三棱鏡在科學研究、光學儀器制造、藝術設計等領域都有廣泛的應用。此外,三棱鏡也被用來對棱鏡物質進行高精密度的折射系數測量。
原理
光從棱鏡的一個側面射入,從另一個側面射出,出射光線將向底面(第三個側面)偏折,偏折角的大小與棱鏡的對光折射率,棱鏡的頂角和入射角有關。白光是由各種單色光組成的復色光。同一種介質對不同色光的折射率n不同,根據折射定律,各單色光的偏折角也會不同;于是不同色光在同一介質中傳播的速度v(v=c/n)也會不同。因此,白色光通過三棱鏡會將各單色光分開,形成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光,即色散。棱鏡的頂角能夠影響到棱鏡色散時的特性,而適當選擇光線射入的角度和射出的角度,尤其是接近布儒斯特角時,可以最小化折射時的損耗。
發現與歷史
1666年,英國物理學家牛頓通過實驗發現太陽光經三棱鏡的折射后可呈現彩色光,稱為光的色散現象。牛頓推論太陽的白光是由七色光混合而成,這些顏色包括紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。白光通過三棱鏡的分解叫做色散,彩虹就是許多小水滴為太陽白光的色散,各色波長如下(nm):
紅:660
橙:610
黃:570
綠:550
藍:460
靛:440
紫:410
1801年,英國學者湯瑪士?楊格首先研究人眼對顏色的感覺,并提出了三原色理論,后由德國學者赫爾曼·馮·亥姆霍茲進一步確立。這三種基本色光的選擇并沒有特定的組合,但傳統上選擇紅、綠、藍三種色光作為光的三原色。
制作方法
方法1
制作材料:長10厘米寬4厘米透明玻璃片3塊,邊長為4厘米的等邊三角形玻璃片2塊。玻璃膠、清水。
制作步驟:把3塊長方玻璃片和1塊等邊三角形玻璃片用玻璃膠粘成一個三棱柱容器,注意要粘牢且要密封,待干透后,再在此容器中注滿清水,另1塊等邊三角形玻璃片用玻璃膠密封蓋上待干。即可得到一個簡易三棱鏡。
方法2
制作材料:易拉罐1只、水、玻璃膠水、透明膠帶。
制作步驟:把易拉罐剪開折成一個三棱柱容器,并用玻璃膠做容器的密封處理,在容器中加入清水,再用透明膠帶在開口處稍作密封處理。把容器豎直放入冰箱中,結冰后取出。放在熱水中稍浸一會兒,打開封口,取出冰塊。你將得到一個“冰塊三棱鏡”。易拉罐容器可以反復使用制作冰塊。
參考資料 >