الخصائص الرئيسية والهندسة
· الشكل: هو مثلث قائم المقطع، له ثلاثة أوجه مستطيلة. ويطلق على الوجهين الأصغر المحاذيين للزاوية 90 درجة اسم الساقين أو القسطرة، ويسمى الوجه الأطول المقابل للزاوية القائمة بالوتر.
· الزوايا القياسية: الزوايا القياسية هي 90 درجة، 45 درجة، و45 درجة.
· المادة: عادة ما تكون مصنوعة من النظارات البصرية مثل BK7، أو السيليكا المنصهرة، أو مواد أخرى حسب نطاق الطول الموجي المطلوب (على سبيل المثال، درجات الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء).
الوظائف الأساسية وكيفية عملها
يشتهر منشور الزاوية اليمنى بسلوكين محددين يعتمدان على كيفية دخول الضوء إليه.
1. الانعكاس (انحناء مسارات الضوء بمقدار 90 درجة أو 180 درجة)
هذا هو الاستخدام الأكثر شيوعا. عندما يدخل الضوء إلى أحد وجوه الساق ويضرب وجه الوتر بزاوية حرجة، فإنه يخضع للانعكاس الداخلي الكلي (TIR).
· انحناء بمقدار 90 درجة (الاستخدام الأكثر شيوعًا):
· المسار: يدخل الضوء إلى أحد الوجوه المستطيلة الأصغر، ويضرب وجه الوتر بزاوية سقوط 45 درجة، ويخضع لـ TIR، ويخرج من خلال الوجه الأصغر الآخر.
· النتيجة: انحناء شعاع الضوء المدخل بمقدار 90 درجة بالضبط. هذه طريقة فعالة للغاية لتوجيه مسار الضوء، لأنها تتجنب الحاجة إلى سطح معكوس يمكن أن يتحلل بمرور الوقت. كفاءة الانعكاس عبر TIR تقترب من 100%.
(رسم بياني يوضح دخول الضوء إلى إحدى الساقين، ثم انعكاسه عن الوتر، وخروجه من الساق الأخرى بزاوية 90 درجة)
· انحناء 180 درجة / انعكاس رجعي:
· المسار: يدخل الضوء إلى وجه الوتر، ويخضع لـ TIR من كلا وجهي الساق بزاوية 45 درجة بالتسلسل، ويخرج مرة أخرى من خلال وجه الوتر، بالتوازي مع مسار الإدخال الأصلي ولكن معكوسًا.
· النتيجة: تم إزاحة العارضة وثنيها على نفسها بمقدار 180 درجة. يتم استخدام هذا في العاكسات الرجعية وطي المسار البصري.
(رسم بياني يوضح دخول الضوء إلى الوتر، ثم انعكاسه على كلا الساقين، ثم خروجه للخلف من الوتر، معكوسًا بزاوية 180 درجة)
2. تدوير الصورة وتركيبها
الخاصية الرئيسية لوظيفة الانحناء 90 درجة هي أنها تقوم أيضًا بتدوير الصورة بمقدار 90 درجة. وهذا مفيد للغاية في العديد من الأنظمة البصرية.
· الانقلاب: سيؤدي المنشور القائم الزاوية إلى قلب الصورة في مستوى الانعكاس.
· التطبيق في المناظير: يتم استخدام زوج من منشورات الزاوية اليمنى (غالبًا في تكوين منشور بورو) لطي المسار البصري الطويل في مبيت مدمج ولإعادة عكس الصورة التي تم إنشاؤها بواسطة العدسة الشيئية، بحيث يرى المستخدم صورة مستقيمة وصحيحة ويسار ويمين.
وظائف أخرى
· التشتت (كمنشور بسيط): إذا سقط الضوء على وجه الوتر بدلاً من الساق، فمن الممكن أن ينكسر عند السطحين بزاوية 45 درجة، ويعمل كمنشور مشتت يقسم الضوء الأبيض إلى الألوان المكونة له. ومع ذلك، فهو أقل كفاءة لهذا من المنشور متساوي الأضلاع المخصص.
· تجميع/تقسيم الشعاع: من خلال تطبيق طبقة عاكسة جزئيًا على الوتر، يمكن تحويل المنشور إلى مقسم شعاع، أو تقسيم شعاع واحد إلى شعاعين أو دمج شعاعين في واحد.
التطبيقات المشتركة
منشورات الزاوية اليمنى موجودة في كل مكان في الأنظمة البصرية:
· مقاعد بصرية: لتوجيه أشعة الليزر بمقدار 90 درجة.
· أنظمة التصوير: في المناظير والتلسكوبات والكاميرات لطي المسار البصري وتصحيح اتجاه الصورة.
· المناظير والتلسكوبات: باعتبارها المكون الأساسي لأنظمة منشور بورو.
· علم القياس: في مقاييس التداخل وأدوات القياس الأخرى للتلاعب الدقيق بمسار الضوء.
· العاكسات الرجعية: لمحاذاة أجهزة الليزر أو في أجهزة المساحة.
المزايا والاعتبارات
· المزايا:
· الكفاءة العالية: يوفر TIR انعكاسًا بنسبة 100% تقريبًا دون الحاجة إلى طلاء معدني.
· المتانة: السطح العاكس (الوتر) محكم الإغلاق داخل الزجاج ولا يمكن خدشه أو تشويهه.
· البساطة: مكون واحد صلب يؤدي وظيفة معقدة.
· الاعتبارات:
· الزاوية الحرجة: يحدث TIR فقط إذا كانت زاوية السقوط عند الوتر أكبر من الزاوية الحرجة. يعتمد ذلك على مادة الزجاج والوسط المحيط به (الهواء عادةً).
· تشويه واجهة الموجة: تعد الجودة البصرية للزجاج واستواء الأسطح أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب واجهة موجية دقيقة.
باختصار، يعد منشور الزاوية القائمة لبنة أساسية متعددة الوظائف في علم البصريات. إن قدرته على ثني الضوء بكفاءة بمقدار 90 درجة أو 180 درجة ومعالجة الصور من خلال الانعكاس الداخلي الكلي تجعله لا غنى عنه في مجموعة واسعة من الأجهزة العلمية والصناعية والاستهلاكية.
الآن الاتصال