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Lexikon der Optik: Reflexionsprisma

Reflexionsprisma, Spiegelprisma, ein Prisma, das in seiner Wirkungsweise einem oder der Kombination mehrerer ebener Spiegel entspricht. Die Reflexion erfolgt an den Flächen eines entsprechend geformten Glaskörpers. Ist der Winkel, den die auf eine solche Spiegelfläche treffenden Strahlen mit dem jeweiligen Einfallslot bilden, größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion, so ist ein spiegelnder Belag der Fläche unnötig. Das R. dient sowohl zur Umlenkung der Strahlrichtung (Umlenkprisma) als auch zur teilweisen oder vollständigen Bildumkehr (Bilddrehung) des seitenverkehrten oder kopfstehenden Bildes in optischen Geräten (Umkehrprisma). Da die Reflexionen an ebenen Flächen erfolgen, liegt Maßstabstreue vor und die Größe der Abbildung wird nicht geändert. Eine Beeinflussung der Abbildungsschärfe erfolgt nur in dem Maße, wie Aberrationen auftreten. Durch mehrmalige Reflexion kann erreicht werden, daß ein R. geradsichtig (Geradsichtprisma, ein- und austretender Strahl haben gleiche Richtung) oder rücksichtig ist (Rücksichtprisma, ein- und austretender Strahl sind entgegengesetzt gerichtet). Bilddrehung um 180° (vollständige Aufrichtung) kann durch mehrfache Reflexion in zueinander senkrechten Ebenen oder in gedrängter Form durch dachförmige Ausbildung einer Spiegelfläche (Dachkantprisma oder Dachprisma) erreicht werden. Je nach beabsichtigter Wirkung sowie baulichen Eigenarten sind viele Ausführungsformen von R. bekannt geworden:

1) Einfache Umlenkprismen. Das rechtwinklige Prisma (Abb. 1) ist die einfachste Form des R. Das Newton-Prisma ist eine Kombination zweier rechtwinkliger Prismen, die sich in ihren Hypotenusenflächen berühren. Die Hypotenusenfläche des einen Prismas ist hierbei schwach konvex gewölbt. Die Anordnung dient zur Untersuchung der Vorgänge bei der Totalreflexion. Das Rhomboidprisma (Abb. 2) ist ein geradsichtiges Prisma mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Es findet Anwendung z.B. bei zweiäugigen Beobachtungsgeräten zur Anpassung des Okularabstandes an den Augenabstand.

2) Umlenkprismen mit konstanter Ablenkung. Der Ablenkwinkel ist hierbei unabhängig von einer Prismendrehung. Dazu gehört das Bauernfeindsche Winkelprisma (Abb. 3). Im Verhältnis zur Prismengröße ist der Durchmesser des nutzbaren Strahlenbündels klein. Es wird bei geodätischen Arbeiten verwendet. Beim Pentagonprisma, auch Pentaprisma, Prandtl-Prisma, Goulier-Prisma genannt (Abb. 4), ist der Ablenkwinkel gleich dem doppelten Winkel zwischen den Spiegelflächen. Wegen des großen nutzbaren Durchmessers des Strahlenbündels ist dieser Typ der beliebteste im Instrumentenbau. Man kann ein System mit gleicher Wirkung auch als reines Spiegelsystem (Winkelspiegel) ausführen, was besonders bei sehr großem Bündelquerschnitt vorteilhaft ist. Das Wollaston-Prisma oder Viereckprisma nach Wollaston ist im Prinzip dem Pentagonprisma ähnlich bei kleinerem nutzbaren Bündelquerschnitt (Abb. 5). Eine spezielle Anordnung mit konstantem Ablenkwinkel von 180° ist der Tripelspiegel.

3) Umkehrprismen. Das Abbe-Prisma ist ein streng geradsichtiges Umkehrprisma mit Dachkantfläche. Das Amici-Prisma ist ein einfaches rechtwinkliges Prisma mit Dachkantflächen in verschiedener Ausführung. Als Amici-Prisma wird außerdem auch das Reversionsprisma bezeichnet (s.u.). Das Daubresse-Prisma kann ausgeführt sein als geradsichtiges Umkehrprisma mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Eine reflektierende Fläche ist dabei als Dachkantfläche ausgebildet. Eine Anordnung ohne Dachkantfläche wurde auch von Huet angegeben. Eine andere Ausführung ist das rücksichtige Umkehrprisma, auch Tetraeder-Umkehrprisma genannt. Ein Teil des Prismas entspricht dem Nachet-Prisma (s.u.). Das Delaborne-Prisma (Abb. 6) stellt eine Kombination zweier in der Längsachse um 90° gegeneinander verdrehter Reversionsprismen zur vollständigen Bildumkehr dar. Die Ausführung ist streng geradsichtig. Das Huetsche Prisma (Abb. 7) ist ein geradsichtiges Umkehrprisma mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Die abgebildete Form steht für eine große Zahl ähnlich wirkender Varianten. Das König-Prisma (Abb. 8), eine von A. König angegebene Prismenkombination, besteht aus zwei Prismen zur Bildumkehr bei konstanter Ablenkung um 90°. Eine reflektierende Fläche ist als Dachkantfläche ausgebildet. Auf König gehen noch weitere gerad- und rücksichtige Formen zurück. Das Leman-Prisma oder Sprenger-Prisma ist ein geradsichtiges Dachkantprisma mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Das Möller-Prisma (Abb. 9) ist ein geradsichtiges Dachkantprisma mit fünf Reflexionen und Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Dieses R. gestattet besonders geringe Abmessungen ohne Verwendung verspiegelter Flächen. Das Nachet-Prisma (Abb. 10) ist ein Tetraeder-Prisma, das eine Bilddrehung um 90° bewirkt. Es ist auch als reine Spiegelanordnung ausgeführt. Das Porro-Prismensystem ist eine vorwiegend im Fernrohrbau verwendete Prismenanordnung zur Bildumkehr. Es stellt im Prinzip eine Kombination aus vier einfachen rechtwinkligen Prismen dar, die so angeordnet sind, daß das Bild zweimal um je 90° gedreht wird. Das System ist geradsichtig mit Parallelversetzung zwischen ein- und austretendem Strahl. Technisch angewandt wird meist die gedrängte Bauart in folgenden zwei Varianten: erstes Porro-System als Kombination zweier rechtwinkliger Prismen (Strahleneintritt in die Hypotenusenfläche) und zweites Porro-System als Kombination dreier rechtwinkliger Prismen. Diese letzte Anordnung kann auch aus zwei Nachet-Prismen aufgebaut sein. Das Reversionsprisma (Abb. 11), auch als Dove-Prisma, Amici-Prisma oder Wendeprisma bezeichnet, ist im Prinzip Teil eines rechtwinkligen Prismas, wobei die Hauptstrahlrichtung parallel zur Hypotenusenfläche liegt. Je nach waagrechter (senkrechter) Stellung der Hypotenusenfläche wird das Bild höhenverkehrt (seitenverkehrt). Dreht man das Prisma um eine Parallele zur Hypotenusenfläche, so dreht sich das Bild mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit mit. Das Schmidt-Prisma (Abb. 12) ist ein aus zwei unverkitteten Prismen zusammengesetztes, streng geradsichtiges Umkehrprisma. Das erste Prisma (Dachkantprisma) bewirkt die Bildumkehr, das zweite stellt die Geradsichtigkeit her. Das erste Prisma für sich genommen wird häufig als Umkehrprisma bei optischen Geräten mit Schrägeinblick benutzt. Das Uppendahlsche Prismenumkehrsystem (Abb. 13) ist eine streng geradsichtige Kombination mit geringer Baulänge in Richtung des Hauptstrahles.



Reflexionsprisma: 1 rechtwinkliges Prisma, 2 Rhomboid-Prisma, 3 Bauernfeindsches Prisma, 4 Pentagonprisma, 5 Wollaston-Prisma, 6 Delaborne-Prisma, 7 Huetsches Prisma, 8 König-Prisma, 9 Möller-Prisma, 10 Nachet-Prisma, 11 Reversionsprisma, 12 Schmidt-Prisma, 13 Uppendahlsches Prismenumkehrsystem.

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