Prismen

(Bild 1) An Prismen erfolgt Brechung oder Totalreflexion von Licht.

Zerlegung von Licht mithilfe eines Prismas

Lenkt man weißes Licht auf ein Prisma, so wird es durch die Brechung des Lichtes in seine farbigen Bestandteile zerlegt. Ursache dafür ist die Abhängigkeit der Brechzahl von der Wellenlänge des Lichtes. Genauere Information dazu sind unter dem Stichwort „Farbzerlegung durch Prismen und Gitter“ zu finden. Genutzt wird diese Farbzerlegung oder Dispersion bei der Spektralanalyse zur Erzeugung von Spektren.

Umlenkprismen

Prismen, bei denen das Licht in eine andere Richtung gelenkt wird, nennt man Umlenkprismen. In welche Richtung das auffallende Licht gelenkt wird, hängt von der Richtung des Lichteinfalls, von der Form der Prismen sowie von ihren optischen Eigenschaften ab.
Bei solchen Umlenkprismen erfolgt entweder eine zweifache Brechung an den Grenzflächen Luft-Glas und Glas-Luft oder eine Totalreflexion an einer Grenzfläche. Dabei wird bei einem rechtwinkligen Prisma das Licht um 90° abgelenkt.

Umkehrprismen

Prismen, bei denen die Lage von einfallenden und reflektierten Lichtstrahlen gerade umgekehrt wird, nennt man Umkehrprismen. Die Umkehrung des Lichtes kann dabei durch zweifache Totalreflexion oder durch zweifache Brechung und Totalreflexion erfolgen.

Anwendung von Prismen

Prismen werden vor allem genutzt, um Licht in seine Bestandteile zu zerlegen oder um die Richtung des Lichtes bei optischen Geräten zu verändern. In Spektralapparaten werden sie zur Lichtzerlegung genutzt. Das so zerlegte Licht wird einer Analyse unterzogen (Spektralanalyse).

In Ferngläsern verwendet man Prismen, um das Licht umzulenken (Bild 4). Dadurch ist eine relativ kurze Bauweise möglich. Darüber hinaus erfolgt eine Umkehrung des Lichtes in der Weise, dass man im Fernglas ein aufrechtes Bild der betrachteten Gegenstände sieht. Auch in Spiegelreflexkameras werden Prismen eingesetzt.

Betrag der Ablenkung durch ein Prisma

Unter der Ablenkung durch ein Prisma versteht man den Winkel zwischen dem verlängerten auffallenden Lichtstrahl und dem austretenden Lichtstrahl. Geht man von Licht einer Frequenz (einer Farbe) aus, dann beträgt die Ablenkung:
$\begin{array}{l}\vartheta ={\alpha }_1-{\beta }_1+{\beta }_2-{\alpha }_2\\ \text{Mit}{\beta }_1+{\alpha }_2=\gamma \text{(}\gamma \text{ist der so genannte brechende Winkel)}\\ \text{ergibt sich:}\\ \vartheta ={\alpha }_1+{\beta }_2-\gamma \\ \text{Die Ablenkung ist minimal}\text{, wenn der Strahlengang}\\ \text{durch das Prisma symmetrisch ist}\text{, also gilt:}\\ {\alpha }_1={\beta }_2\end{array}$
Diese Minimalablenkung kann auch genutzt werden, um die Brechzahl des Prismas zu ermitteln.