Pryzmat klinowy - Wedge prism
Klin pryzmatu jest graniastosłup o płytkim kątem pomiędzy jej powierzchni wejściowych i wyjściowych. Ten kąt wynosi zwykle 3 stopnie lub mniej. Załamanie na powierzchni powoduje, że pryzmat odchyla światło o ustalony kąt. Podczas oglądania sceny przez taki pryzmat, obiekty wydają się być przesunięte o wielkość, która zmienia się wraz z ich odległością od pryzmatu.
Kąt ugięcia
W przypadku pryzmatu klinowego w powietrzu promienie światła przechodzące przez pryzmat są odchylane o kąt δ, który jest w przybliżeniu określony przez
gdzie n jest współczynnikiem załamania materiału pryzmatu, a α jest kątem między powierzchniami pryzmatu.
Aplikacje
Termin „klin optyczny” odnosi się do każdego małego kąta pomiędzy dwiema płaskimi powierzchniami okna. Ten klin może mieć zakres od kilku milionowych części stopnia doskonałej równoległości do nawet trzech stopni kąta. Mimo że optyka o wysokiej precyzji, taka jak płaszczyzny optyczne , może być docierana i polerowana do ekstremalnie wysokich poziomów równoległości, prawie wszystkie optyki z równoległymi powierzchniami mają niewielki klin. Ten margines błędu jest zwykle podawany w minutach lub sekundach łuku . Okna wytwarzane z zamierzonym klinem są często określane jako pryzmaty klinowe i zwykle mają kąty klina jednego, dwóch lub trzech stopni. Istnieje wiele zastosowań pryzmatów klinowych, w tym sterowanie wiązką laserową, dalmierz i zmienne ogniskowanie.
Sterowanie wiązką
Do sterowania wiązką można użyć pary pryzmatów klinowych, zwanych parą pryzmatów Risleya . W takim przypadku obrócenie jednego klina względem drugiego zmieni kierunek belki. Kiedy kliny nachylają się w tym samym kierunku, kąt załamanej wiązki staje się większy. Kiedy kliny są obracane pod kątem w przeciwnych kierunkach, znoszą się nawzajem, a belka może przejść prosto.
Do kierowania wiązką można również użyć przesunięcia klina bliżej lub dalej od lasera. Kiedy klin zostanie przesunięty bliżej celu (dalej od lasera), załamana wiązka przesunie się w poprzek celu. Kiedy dwa kliny w przeciwnych kierunkach przesuwają się względem siebie, można ich użyć do zapewnienia zmiennego ogniskowania dla aparatów, umożliwiając fotografowanie obiektów z bardzo różnych odległości, z ostrością w tej samej płaszczyźnie ogniskowej. Ta metoda jest powszechna w fotografii lotniczej lub kosmicznej, gdy odległość od obiektu zmienia się bardzo szybko. Czasami do określania odległości używano klinów , łącząc obraz utworzony przez jeden teleskop z obrazem utworzonym przez inny.
Leśnictwo
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Pryzmat klinowy jest używany głównie w podobny sposób, jak miernik kąta w próbkowaniu wykresu o zmiennym promieniu. W tego rodzaju próbkowaniu pryzmat klinowy jest używany do oszacowania powierzchni podstawowej grupy drzew poprzez zliczanie drzew znajdujących się „na” lub „poza” poletką wyśrodkowaną w jednym punkcie. Ponieważ pryzmat klinowy załamuje światło, aby przesunąć obiekt zainteresowania (np. Drzewo), można go wykorzystać do określenia, czy drzewo powinno być liczone od danego punktu, na podstawie średnicy w pierśnicy drzewa i jego odległości od tego momentu.
W tego typu próbkowaniu pryzmat jest trzymany w wygodnej odległości od oka z dolną krawędzią równoległą do ziemi, a drzewa są obserwowane przez pryzmat około 4,5 stopy nad ziemią. Drzewo jest drzewem „w”, jeśli odsunięta sekcja drzewa zachodzi na bole, patrząc bez pryzmatu (Rysunek 1). Drzewo, w którym odsunięty odcinek pnia jest idealnie wyrównany z oryginalnym pniem, jest drzewem granicznym (Rysunek 2) i należy zmierzyć pierśnicę, aby określić, czy należy je policzyć (lub, częściej w praktyce, liczy się każde inne drzewo z granicy ). Drzewo, w którym odsunięta część drzewa nie zachodzi na siebie ani nie dotyka oryginalnej puli, jest drzewem „na zewnątrz” (Rysunek 3) i nie jest liczone.
Powierzchnia podstawowa jest szacowana przez pomnożenie liczby drzew „w” w danym punkcie przez „współczynnik” pryzmatu. Współczynnik pryzmatu jest oparty na kącie pryzmatu, a pryzmaty są dostępne w różnych współczynnikach, wyrażonych zarówno w stopach kwadratowych / akr (najczęściej 5, 10, 20 BAF), jak i metrach kwadratowych / hektar (powszechne jest 1-5 BAF) . Rozmiar pryzmatu jest tak dobrany, aby uzyskać statystycznie wiarygodne oszacowanie powierzchni podstawowej - wymagane jest 6–10 "cali" drzew na poletko, co wymaga zastosowania pryzmatu o odpowiednim współczynniku w zależności od wielkości drzew, które są przewożone. Większe drzewa będą znajdować się „do wewnątrz” z większej odległości i można zastosować pryzmat o większym współczynniku (20 lub 30 ft 2 / ac, 5–8 m 2 / ha). Mniejsze drzewa będą „na zewnątrz” w pryzmacie o większym współczynniku, chyba że będą bardzo blisko, w związku z czym należy użyć pryzmatu o mniejszym współczynniku.
Co ważne, dolna krawędź pryzmatu musi być mniej więcej równoległa do podłoża, aby zapewnić dokładne oszacowanie na pochyłym podłożu. Pryzmaty klinowe mogą być trudne w użyciu w mokrych warunkach ze względu na wpływ kropelek wody na właściwości optyczne szkła. Pryzmaty klinowe są dostępne w różnych kolorach, takich jak przezroczysty lub bursztynowy. Bursztyn spełnia tę samą funkcję, co przezroczysty pryzmat klinowy, tylko ogranicza odblaski i jest łatwiejszy w użyciu w pochmurne lub pochmurne dni. Obsługa pryzmatu klinowego jest jedną z technik stosowanych w dzisiejszym leśnictwie, ponieważ pryzmat klinowy jest prosty, stosunkowo niedrogi, przenośny i równie dokładny jak inne mierniki kąta, jeśli jest odpowiednio skalibrowany i właściwie używany. Wystarczy trzymać pryzmat bezpośrednio nad środkiem działki, a skupiając się na drzewie, załamane światło zrównoważy pień drzewa. Pryzmat klinowy służy do wykonywania pomiarów zarówno w gospodarowaniu gruntami, jak i przy zakupie drewna. Inne narzędzia, które często towarzyszą pryzmatowi klinowemu podczas inwentaryzacji lasów, to klinometry , pałeczki Biltmore'a , relaskopy i taśmy o średnicy .
Pryzmat klinowy może być również użyty z celem umieszczonym w środku działki, aby ustalić wykresy o stałym promieniu. W tej funkcji rozmiar celu jest dokładnie kalibrowany do żądanego rozmiaru wykresu, a wykres jest definiowany jako cały obszar, w którym znajduje się cel, patrząc przez pryzmat.