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光學稜鏡(菱鏡)是什麼？ 在光學中，稜鏡(菱鏡)是一種具有多個平坦拋光表面的透明光學元件，能夠使光線產生折射和反射，以改變光的傳播方向。傳統意義上的稜鏡(菱鏡)多指三角柱形的透明介質（例如玻璃製成的三稜柱），當光線由空氣射入稜鏡(菱鏡)時，由於進入了不同介質，光速發生改變，導致光路偏折並部分反射。稜鏡(菱鏡)設計的表面角度依應用需求而定，典型三稜鏡(菱鏡)能將白光拆解出彩虹光譜，而其他形狀的稜鏡(菱鏡)則可以實現光路轉向、影像翻轉、偏振分光等功能。只要材料對特定波長範圍具有透明性（例如光學玻璃、水晶或塑料等），皆可用來製作稜鏡(菱鏡)。不過在高品質光學領域中，稜鏡(菱鏡)通常採用光學玻璃研磨拋光而成，以保證優良的光學特性。

光的色散現象演示：當一束白光以一定角度入射三棱鏡時，被稜鏡(菱鏡)分解為紅橙黃綠藍靛紫的光譜。這是由於不同顏色光在稜鏡(菱鏡)介質中的折射率不同，導致偏折角不同。科學家牛頓最早利用稜鏡(菱鏡)實驗揭示白光由各色光組成。

**稜鏡(菱鏡)的光學原理：**當光線從一種介質進入另一種介質，例如從空氣進入玻璃稜鏡(菱鏡)時，由於兩種介質的折射率不同，光速發生改變，導致光路偏折（折射）以及部分光被反射。折射和反射的程度取決於介質的折射率差異和入射角，遵循斯涅爾定律（Snell’s Law）。值得注意的是，大多數材料的折射率隨光的波長（或顏色）而變化，稱為色散特性。當白光（包含各種波長成分）進入稜鏡(菱鏡)後，不同波長的光將以不同角度偏折，因此原本混合的白光被展開為彩虹般的光譜。例如，藍光在玻璃中的折射率通常比紅光高，因此藍光在稜鏡(菱鏡)中的減速幅度大、偏折角度也較紅光大，於是藍光被偏折得比紅光更多。這就是稜鏡(菱鏡)色散的基本原理。科學史上，艾薩克·牛頓曾在實驗中讓陽光通過一個三稜鏡(菱鏡)分解出七色光，又用第二個稜鏡(菱鏡)將彩色光重新合成白光，證明了白光是由各種單色光組成的，該經典實驗成為光學領域的重要里程碑。

除了折射與色散，稜鏡(菱鏡)還運用 全內部反射 現象來引導光路。當光線在稜鏡(菱鏡)內部以足夠大的入射角從玻璃射向空氣（高折射率介質射向低折射率介質）時，會發生全反射—光線完全反射回稜鏡(菱鏡)內部而無一絲穿出。利用全內部反射，稜鏡(菱鏡)可以像鏡子一樣反射光線，但相比之下，稜鏡(菱鏡)反射不依賴於表面鍍膜，因此在長期穩定性和反射率上常優於傳統金屬鏡面。同時，由於稜鏡(菱鏡)材質均勻，不存在鏡面可能的翹曲變形問題，在精密光學中直角稜鏡(菱鏡)經常被用來取代平面反射鏡，以實現更高的成像穩定度。例如，潛望鏡中就使用兩塊直角稜鏡(菱鏡)來取代平面鏡，達到轉折光路且保持影像正立的效果；又如單眼相機的五稜鏡(菱鏡)取景器，利用五稜鏡(菱鏡)將上下顛倒的影像翻正，方便人眼觀察。

**稜鏡(菱鏡)的主要類型與應用：**光學稜鏡(菱鏡)依照功能大致可分為 色散稜鏡(菱鏡)、偏向（偏折）稜鏡(菱鏡)、旋轉稜鏡(菱鏡)、偏振稜鏡(菱鏡) 等幾類，每類中又包含多種具體設計。以下介紹幾種常見稜鏡(菱鏡)類型及其應用：

• 色散稜鏡(菱鏡)：典型代表為等邊三稜鏡(菱鏡)和阿貝稜鏡(菱鏡)、貝林–布洛卡稜鏡(菱鏡)等，用於將複合光分解為光譜。應用於光譜儀、單色儀、雷射調頻等領域。例如，實驗室常用的三稜鏡(菱鏡)可將白光展成連續光譜，用於分析光源的成分。
• 偏向稜鏡(菱鏡)：這類稜鏡(菱鏡)主要用來改變光路方向，包括直角稜鏡(菱鏡)（折光90°）、五稜鏡(菱鏡)（折光90°且影像不倒轉）等。直角稜鏡(菱鏡)廣泛用於測距儀、雷射加工設備等需要轉折光路的裝置。五稜鏡(菱鏡)則常出現在工業對位系統中，提供精確的直角參考光束。此外，屋頂稜鏡(菱鏡)也是偏向稜鏡(菱鏡)的一種，如普羅稜鏡(菱鏡)（Porro Prism）由兩個直角稜鏡(菱鏡)組成，可將影像旋轉180°並左右翻轉，常見於雙筒望遠鏡的光學路徑中。
• 旋轉稜鏡(菱鏡)：指主要用於旋轉影像或光束的稜鏡(菱鏡)，例如道威稜鏡(菱鏡)。單個道威稜鏡(菱鏡)本身可讓影像倒轉，但更有趣的是當它繞中心軸旋轉時，出射影像會以兩倍旋轉角旋轉，因而常被應用於光學掃描、干涉儀中產生可變的旋轉影像。透過精密轉台驅動道威稜鏡(菱鏡)旋轉，可以實現光束的掃描或視場的旋轉調整。
• 偏振稜鏡(菱鏡)：專門用來分離或合成偏振光的稜鏡(菱鏡)。常見如尼柯耳稜鏡(菱鏡)、沃拉斯頓稜鏡(菱鏡)、格蘭系列稜鏡(菱鏡)等。這類稜鏡(菱鏡)利用雙折射晶體（如方解石）製成，能將入射非偏振光分解為兩束偏振態正交的出射光，在偏光顯微鏡、光學檢測中非常重要。例如沃拉斯頓稜鏡(菱鏡)可以將光分成偏振方向互相垂直的兩束，夾角開啟，用於偏光干涉或偏光成像。偏振稜鏡(菱鏡)在雷射光路中也用於控制偏振態，以滿足光學系統對偏振的要求。

**光學稜鏡(菱鏡)的應用領域：**憑藉上述多樣的功能，稜鏡(菱鏡)在現代光學系統中扮演不可或缺的角色。以下列舉幾個主要應用領域：

• **成像與觀測系統：**如照相機、望遠鏡、雙筒望遠鏡、潛望鏡等，稜鏡(菱鏡)用於校正影像方向、延長光程或縮短系統長度。例如單反相機採用五稜鏡(菱鏡)將鏡頭成像正立投射到取景窗；高階雙筒望遠鏡使用Schmidt-Pechan稜鏡(菱鏡)組縮短望遠鏡光路，實現小巧輕便的外形。
• **工業與自動化：**在自動光學檢測（AOI）設備、雷射加工與雷射雷達（LiDAR）中，稜鏡(菱鏡)常用來精確引導和掃描光束。例如旋轉稜鏡(菱鏡)配合電機控制可掃描雷射光束，用於條碼掃描器或測距雷達；楔形稜鏡(菱鏡)組合可以調整雷射光軸，用於機械對準和校正。
• **光通信與光譜分析：**稜鏡(菱鏡)可作為波分分光元件將光纖信號按波長分開（或合束），應用於光纖通信中的分波多工裝置；在各類分光光度計、光譜分析儀中，三稜鏡(菱鏡)和梯形稜鏡(菱鏡)是關鍵組件，用於將光源拆分成頻譜以分析物質成分特性。對於寬頻光源，稜鏡(菱鏡)色散元件具有無耗損、高解析的優點。
• **醫療與科研：**醫學成像設備如內視鏡、手術顯微鏡中包含稜鏡(菱鏡)組，用於引導光線進出人體內部狹小空間。激光器中的偏振稜鏡(菱鏡)可產生偏振光治療所需的特殊光束；各種科學實驗（如偏光研究、雙折射測量）都離不開偏振分光棱鏡的協助。
• **航太與軍事：**戰鬥機、坦克的瞄準鏡頭，衛星遙感相機等皆使用稜鏡(菱鏡)來折疊光路、穩定成像。由於稜鏡(菱鏡)結構堅固、光學性能穩定，在極端環境下比反射鏡更可靠。因此許多軍用光學器材採用整塊玻璃稜鏡(菱鏡)代替多塊反射鏡，降低校準需求並提高耐用性。

總而言之，光學稜鏡(菱鏡)以其獨特的光路調控能力，在各種光學系統中發揮關鍵作用。它們能夠將光線分光、偏向、旋轉或反射，因此被廣泛應用於科學研究、工業生產和日常生活的光學設備中。隨著製造技術的不斷進步，新型材料（如特殊光學晶體、塑膠複合材料）的引入以及鍍膜工藝的提升，稜鏡(菱鏡)的性能和應用前景更加廣闊。我們公司將持續關注光學稜鏡(菱鏡)領域的最新發展，並投入研發資源，以期為客戶提供更高品質、更高性價比的光學稜鏡(菱鏡)產品。在未來，無論是在尖端科技還是民生應用中，光學稜鏡(菱鏡)都將繼續扮演重要角色，折射出光學科技繽紛的光譜

**參考文獻：**光學稜鏡(菱鏡)的原理與應用內容部分參考了維基百科等公開資料zh.wikipedia.orgzh.wikipedia.org。如您想深入了解特定稜鏡(菱鏡)的知識或尋求解決方案，歡迎聯絡我們的技術團隊。我們很樂意運用豐富的經驗為您提供專業協助。祝您在光學探索之旅中收穫豐碩成果！
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