프리즘

1.프리즘

 

광학에서 빛을 분석하고 반사시키는 데 유용한 것으로서 유리와 같은 물질을 정밀한 각도와 평면으로 절단한 투명체.

목차

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일반적인 삼각 프리즘은 백색의 빛을 스펙트럼으로 분리할 수 있다. 백색을 구성하는 각각의 파장은 서로 다르게 굴절한다.

스펙트럼의 단파장(보라색)이 가장 많이 굴절하며 장파장(스펙트럼의 붉은색)이 가장 적게 굴절한다. 이같은 부류의 프리즘은 빛을 분석하고 빛을 방출·흡수하는 물질의 구조와 성분을 결정하는 데 이용하는 분광기에서 사용된다. 프리즘은 내부반사를 이용해 빛의 진행경로를 바꿀 수 있으며 이와 같은 목적으로 쌍안경 에서 유용하게 사용된다.

프리즘은 응용분야에 따라 여러 가지 형태로 제작된다. 예를 들어 포로 프리즘(Porro prism)은 상을 도립시키고 역전시키는 2개의 프리즘으로 구성되어 있는데 이는 잠망경·쌍안경·망원경 등의 여러 가지 광학기구에서 사용된다. 니콜 프리즘(Nicol prism)은 방해석을 특수하게 절단한 2개의 프리즘을 캐나다발삼이라는 접착체로 접착한 것인데 이는 어느 한 방향으로 진동하는 빛을 통과시켜 보통의 빛을 평면 편광된 빛으로 바꾸어준다.

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2.프리즘

 

플라스틱 프리즘.

프리즘(Prism)은 빛을 굴절, 분산시키는 광학 도구이다. 일반적인 프리즘은 단면의 모양이 정삼각형이고 표면은 평탄하며 유리와 같은 투명한 재질로 이루어져 있다. 영어의 프리즘은 각기둥을 뜻하기도 하나 한국어에서는 광학 도구를 가리키는 말로만 쓰인다. 프리즘은 대개 유리로 만들지만 빛의 파장을 통과시킬 수 있는 것이라면 어떠한 재질이든 상관없이 프리즘으로 사용될 수 있다.

 

원리

프리즘을 통과하는 빛의 분산

빛은 공기와 유리같은 서로 다른 매질을 통과할 때 두 매질의 경계면에서 굴절한다. 이때 굴절하는 각도는 파장에 따라 다르다.(호이겐스의 원리) 특정한 파장의 빛이 두개의 투명한 매질을 통과하는 빛의 굴절률은 매질마다 고유한 값을 갖는다.(스넬의 법칙)

가시광선은 매우 다양한 파장의 연속적인 집합체이다. 프리즘을 통과하는 가시광선은 각각의 파장에 따라 서로 다른 각도로 굴절하며 두번의 굴절을 통해 분산된다. 분산된 가시광선은 파장에 따라 빨강에서 보라에 이르는 색을 띠게 된다. 그 결과 프리즘을 통과한 가시광선은 무지개와 같은 스펙트럼을 나타낸다. (그림 참조)

일정한 조건에서 프리즘은 전반사를 일으킨다. 이러한 성질을 이용하여 프리즘을 거울과 같이 사용할 수 있다.

프리즘과 광학

아이작 뉴턴 이전 시기에 일반적인 인식은 가시광선은 색이 없다는 것이었다. 뉴턴은 프리즘을 통한 실험을 통해 빛을 분산, 결합하여 가시광선안에 이미 모든 색상이 들어 있음을 증명하였다. 뉴턴은 자신의 실험을 바탕으로 1704년 《광학》을 집필하였다. 후일 토머스 영과 크리스티안 하위헌스는 가시광선의 분산과 합성을 바탕으로 파장 이론을 성립하였다.

프리즘의 종류

프리즘은 주요 용도에 따라 분산용 프리즘과 반사용 프리즘, 그리고 분할용 프리즘으로 나뉘며 각 용도에 따라 다양한 프리즘이 있다.