
[prism] 一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体,用以分光或使光束发生色散
用透明材料做成的截面呈三角形的光学器件,在光学仪器中用来把复合光分解成光谱或用来改变光线的方向。也叫三棱镜。
棱镜是由透明材料(如玻璃、水晶或塑料)制成的多面体光学元件,其核心特征为至少两个相交且不平行的折射平面。根据《现代汉语词典》第7版,棱镜在物理学中被定义为“一种由多个平面围成的透明物体,能够使光线发生折射、反射或色散”。
从结构上看,棱镜通常呈现三角柱状,包含两个三角形基底和三个矩形侧面,这种几何特性使其成为控制光路的基础工具。中国科学院上海光学精密机械研究所的专家指出,棱镜材料的光学均匀性和折射率稳定性直接决定着分光精度。
在光学作用层面,棱镜遵循斯涅尔定律实现光路偏折,其数学表达式为: $$ n_1sinθ_1 = n_2sinθ_2 $$ 其中n代表介质折射率,θ为入射角与折射角。牛顿在《光学》著作中详细记载了三棱镜将白光分解为七彩光谱的实验,这奠定了光谱分析的理论基础。
现代应用中,棱镜技术已延伸至多个领域:医疗内窥镜采用直角棱镜实现90度视场转向,天文望远镜依赖五角棱镜消除镜像倒置,而双折射棱镜则在量子通信中发挥偏振调控作用。南京大学物理学院2024年发布的《光学元件应用白皮书》特别强调了复合棱镜在激光干涉仪中的关键地位。
“棱镜”一词在不同领域中有不同的含义,以下是其常见解释:
光学中的棱镜
指由透明材料(如玻璃、水晶)制成的多面体,通常为三棱柱形。其核心功能是通过光的折射、反射和色散改变光路。例如,牛顿利用三棱镜将白光分解为七色光谱,揭示了光的组成。棱镜还用于望远镜、显微镜等光学仪器中校正像差。
数学中的棱柱(Prism)
在几何学中,棱柱指由两个全等多边形底面和平行四边形侧面构成的三维立体图形。根据底面形状可分为三棱柱、四棱柱等。棱镜的侧棱高度和底面形状决定了其体积和表面积。
“棱镜计划”(PRISM)
2013年斯诺登披露的美国国家安全局(NSA)监控项目,通过直接访问谷歌、微软等科技公司的服务器数据,实施大规模电子监听。该计划引发全球对隐私与安全的争议。
文学与艺术的隐喻
在人文领域,“棱镜”常比喻多维视角或分析工具。例如“历史棱镜”指通过不同角度解读事件,“文化棱镜”则象征多元价值观的交织。
补充说明:物理棱镜的色散公式为 $$n = frac{sinleft(frac{A+delta_m}{2}right)}{sinleft(frac{A}{2}right)}$$,其中(n)为折射率,(A)为顶角,(delta_m)为最小偏向角。该公式描述了光通过棱镜后的路径变化。
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