مسار نقل الضوء المنشور

تُستخدم المناشير لإضعاف مسارات الإضاءة ، والتلاعب في اتجاه الصورة وحجمها ، وإخراج الضوء. في العديد من التطبيقات ، يتم استخدام مجموعات من المنشورات لتحقيق العديد من هذه التأثيرات. من أجل تصميم مكونات تحتوي على منشورات متعددة ، من المهم معرفة حدوث الضوء وانتشاره وموضع خروجه من خلال كل منشور ، وكذلك طول المسار البصري للضوء أثناء مروره عبر المنشور. يمكن تصميم هذا بسهولة باستخدام مخططات النفق المنشور.

مخطط النفق المنشور هو رسم بياني ثنائي الأبعاد (ثنائي الأبعاد) يوضح مسار الضوء من خلال المنشور. تُستخدم هذه التقنية لتصور طول المسار الإجمالي للضوء من خلال المنشور. في هذا الرسم البياني ، يتم تمثيل المنشور بقسم عرضي مميز ومتناسب. يبدأ الضوء خارج المنشور ويدخل عبر أحد الوجوه. داخل المنشور ، يتلامس الضوء مع الجانب الآخر من المنشور. إذا كان الضوء يضرب سطحًا جديدًا بزاوية تساوي الزاوية الحرجة أو أكبر منها (يتعلق بمعامل الانكسار للوسط البيني) ، أو إذا كان السطح مغطى بطبقة براقة مناسبة ، فسوف ينعكس الضوء داخليًا تمامًا أو ينعكس داخليًا تقريبًا. عندما ينعكس الضوء من هذا السطح ، ينقلب المقطع العرضي الذي يمثل المنشور إلى الخط الذي يمثل السطح العاكس للمنشور ، مما يجعل الأمر يبدو أن الضوء يمر مباشرة عبر المقطع العرضي التالي دون تغيير اتجاهه الأصلي عبر المقطع العرضي الأول. إذا دخل الضوء بزاوية لا تزيد عن أو تساوي الزاوية الحرجة ، ولم يتم عكس السطح ، فسيمر الضوء عبر هذا السطح ويترك المنشور. يظهر الرسم البياني لنفق المنشور الخاص ببينتابريزم في الشكل 1 ، بجانب مخطط مسار الشعاع النموذجي.

(الشكل 1: أعلى: مخطط مسار الأشعة النموذجي للبينتابريزم. أسفل: مخطط نفق المنشور لمسار الضوء من خلال نفس الخماسي)

يساعد مخطط النفق على إظهار الفتحة الصافية للمنشور ويمكنه تحديد مكان حدوث التظليل ، وبالتالي تحديد مجال الرؤية الخاص بالمنشور. يمكن أن يحتوي المنشور على مخططات نفقية فريدة متعددة لمسارات الإضاءة المختلفة من خلال المنشور. عندما يدخل الضوء المنشور في مجموعة متنوعة من الوجوه والزوايا المختلفة ، يمكن عمل رسم بيانية فريدة. على سبيل المثال ، غالبًا ما تستخدم منشورات الحمامة في عدة توجهات مختلفة لتحقيق أنواع مختلفة من تحولات الصور. ولكل مسار من مسارات الضوء المختلفة هذه من خلال المنشور مخطط نفق مختلف (الجدول 1).

(الجدول 1: مخطط نفق منشور حمامة مشترك)

يدخل الضوء الموجود في الصور أعلاه وأسفلها ويخرج على نفس الطائرة ، ولكن بزوايا مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي المخطط الأول على عاكس واحد فقط ، بينما يحتوي المخطط الثاني والثالث على عاكسين وثلاثة على التوالي.

في مخطط مسار الأشعة ثنائي الأبعاد ، أضف رمزًا "V" للإشارة إلى الجزء الذي يلتقي فيه وجهو الحافة أو المنشور بزاوية 90 درجة ويمثلان شكل "السطح" (الشكل 2). وهذا يؤدي إلى انعكاسات إضافية ، وتغيير التعادل أو عدم وضوح الصورة.

(الشكل 2: تمت إضافة الرمز "V" إلى المنظر 2D للسطح العلوي من المنشور الأميسي لتمييزه عن السطح غير المغطى)

تقصير المسافة

سيشهد الضوء الذي يمر عبر لوحة متوازية مستوية تحول الصورة بسبب الانكسار (الشكل 3). إزاحة الصورة هي وظيفة لسمك اللوحة (t) ومؤشر الانكسار (n).

(الشكل 3: إزاحة الصورة الناجمة عن لوحات مستوية متوازية)

يمكن تعويض الصورة من خلال الزجاج عن طريق استبدال طول المسار الفعلي بالمسافة المخفضة. يتم تقسيم طول المسار الفعلي (L) في الزجاج على n للحصول على المسافة المخفضة. يتم ذلك عادة في مخطط نفق موشور لتحديد طول المسار المكافئ للمجال الجوي من خلال المنشور (الشكل 3).