Was ist ein optisches Prisma?

Prismen lassen sich in vier Haupttypen einteilen: Dispersionsprismen, Reflexionsprismen, Verschiebungsprismen und Rotationsprismen.

Ein Dreiecksprisma ist ein einfaches Beispiel für ein Dispersionsprisma. Aufgrund der Änderung des Brechungsindex mit der Wellenlänge werden gemäß dem Snelliusschen Brechungsgesetz unterschiedliche Wellenlängen des Lichts unterschiedlich stark gebrochen. Beispielsweise werden längere rote Wellenlängen (656,3 nm) weniger stark gebrochen als kürzere grüne (587,6 nm) oder blaue (486,1 nm) Wellenlängen. Diese Dispersion trennt die Farben bzw. Wellenlängen des Lichts beim Durchgang durch das Prisma. Der Grad der Dispersion eines Prismas hängt von seiner Brechungsindex-Dispersionskurve und seiner Geometrie ab. Gleichseitige Prismen werden häufig in der Spektroskopie und Telekommunikation eingesetzt.

Verschiebungsprismen behalten die Richtung des Lichtstrahls bei, verändern aber dessen Bezug zur Normalen. Ein Beispiel ist das Rhomboidprisma, das den einfallenden Strahl verschiebt, ohne seine Händigkeit zu verändern. Dadurch eignen sich Rhomboidprismen für Anwendungen wie Ferngläser, Entfernungsmesser und Laserinstrumente.

Rotationsprismen, wie beispielsweise Dove-Prismen, drehen den Lichtstrahl und damit das Bild. Sie finden Anwendung in der Mustererkennung, der Astronomie und der Bildgebung hinter Detektoren oder um Ecken. Dove-Prismen drehen beispielsweise das Bild um 180 Grad und erzeugen ein linkshändiges Bild. Schmidt-Prismen lenken den Strahl um 45 Grad ab und erzeugen ein rechtshändiges Bild.

Zu den Ablenkungsprismen gehören Halbpenta-Prismen und Amici-Dachkantprismen. Amici-Dachkantprismen lenken den Lichtweg um 90 Grad ab und kehren das Bild um. Sie werden häufig in Mikroskopen und Teleskopokularen verwendet. Durch die Beschichtung der Dachflächen kann der Strahl um andere Winkel abgelenkt werden. Halbpenta-Prismen lenken den Strahlengang um 45° ab und werden in Pechan-Erektor-Baugruppen verwendet.

Je nach Ausrichtung kann ein Prisma mehreren Zwecken dienen. Beispielsweise kann ein 45°–90°–45°-Prisma, auch als rechtwinkliges Prisma bezeichnet, Licht um 90° ablenken, wenn es im rechten Winkel durch eine der dem 45°-Winkel benachbarten Flächen (eine Schenkelfläche) eintritt.

Ist dasselbe Prisma so ausgerichtet, dass das Licht durch die Hypothenuse eintritt, spricht man von einem Porroprisma. Diese Konfiguration kehrt die Strahlrichtung um, sodass der Lichtstrahl in derselben Fläche ein- und austritt. Je nach Ausrichtung des Prismas entsteht dadurch ein umgekehrtes oder invertiertes Bild.

Darüber hinaus kann ein rechtwinkliges Prisma als Dove-Prisma verwendet werden, wodurch eine 180-Grad-Drehung entsteht. Auch hier kann das Bild je nach Ausrichtung des Prismas umgekehrt oder invertiert sein.