考虑OP为入射光线,与法线形成角i1,QR为出射光线,与法线形成出射角i2。A为棱镜角,n为棱镜的折射率。
最小偏差角(δ)是棱镜对特定波长光产生的最小偏差角。当入射光线在棱镜内首次折射时,经历最小偏差,然后在第二个表面再次折射,平行于其入射方向出射时,产生最小偏差。
在最小偏差的情况下,∠r1=∠r2=∠r
另外,我们有 A = ∠r1 + ∠r2
所以,A = ∠r + ∠r = ∠2r
现在,再次,
A + δ = i1 + i2
但在最小偏差的情况下,i1 = i2 = i,
所以,A + δ = i + i = 2i …. (1)
根据斯涅尔定律,我们有,
再次从(1)中,我们可以写,A + δ = 2i,所以上述方程变为,
这是棱镜角A的方程。
在棱镜中,最小偏差角δ发生在入射角使折射角达到其最大可能值时。通常,当入射角等于最小偏差角时,会发生这种情况。
如上图所示,偏差角用δ表示。
在 △MPQ中,根据外角定理,我们得到,
其中i2 = e是出射角或传输角
在 △QNP中,∠QNP + r1 + r2 = 180∘
设 ∠QNP为θ。则上述方程变为θ + r1 + r2 = 180∘ … (2)
在四边形APNQ中,我们得到,
∠A + 90∘ + θ + 90∘ = 360∘
∠A + θ = 180∘ … (3)
结合方程2和3,我们得到,
r1 + r2 + (180∘ – A) = 180∘
或,r1 + r2 = A
将此值代入方程1,我们得到,
这里i1 = i为入射角和i2 = e为出射角。因此,棱镜角A可以计算为,
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