منشور چیست؟
هنگامی که باران می‌آید همه‌ی ما گاهی با پدیده‌ی رنگین‌کمان رو به رو شده‌ایم. رنگین‌کمان پدیده‌ی زیبایی است که در آن نور خورشید به رنگ‌های مختلفی در آمده و ما نواری با رنگ‌های مختلف در آسمان می‌بینیم. توضیح علمی، برای ایجاد این پدیده منشور است. در این بخش منشور و شکست نور توضیح داده می‌شود.
منشور جسمی از جنس بلور یا جنسی دیگر است که نور پس از عبور از آن تجزیه می‌شود. منشور محیط شفافی است که به دو سطح صاف و شفاف غیر موازی ختم می‌گردد که از یک طرف همدیگر را قطع نموده، تشکیل رأس منشور را می‌دهند و در طرف دیگر قاعده‌ی منشور را می‌سازند. نور خورشید ترکیبی از طول موج‌های مختلف است که هنگام عبور از منشور ضریب شکست برای طول موج‌های مختلف متفاوت است.
این نور، به لحاظ بستگی ضریب شکست به طول موج و یا پاشندگی مواد، به رنگ‌های تشکیل‌دهنده آن تجزیه می‌شود. مثلاً نور سفید (نور خورشید) به طیف وسیع هفت رنگ خود تجزیه می‌گردد. در این جا قبل از توضیح کامل منشور؛ شکست نور را توضیح می‌دهیم.
شکست نور
پرتوهای نور وقتی از یک محیط شفاف وارد محیط شفاف دیگر می‌شوند از مسیر خود منحرف می‌شوند، این پدیده را شکست نور می‌گویند.
اگر پرتو تابش عمود بر سطح مشترک بین دو محیط باشد، (زاویه آن با خط عمود برابر صفر باشد) در این صورت نور بدون شکست وارد محیط دوم شده و منحرف نمی‌شود.
اگر پرتو تابش از محیط رقیق وارد محیط غلیظ گردد، در این حالت پرتو شکست به خط عمود نزدیک می‌شود؛ یعنی زاویه شکست از زاویه‌ی تابش کوچک تر می‌گردد. در شکست نور رابطه‌ی معروف زیر صادق است. این رابطه قانون معروف اسنل می باشد.
ساز و کار منشور
با توجه به آنچه گفته شد، در منشور نیز پدیده‌ی شکست نور رخ می‌دهد. نور از یک محیطی وارد تیغه‌ی منشور (تیغه‌ی AF) می‌شود و در آن شکست نور رخ می‌دهد و دوباره نور شکسته شده به قاعده‌ی منشور برخورد کرده و دوباره شکسته می‌شود؛ نهایتاً از وجه AG خارج می‌گردد.
همان طور که مشاهده می کنیم انحراف زیادی در پرتو نور ورودی و خروجی در منشور وجود دارد. حال نور سفید که متشکل از طول موج‌های مختلف است، وارد منشور شود، برای تمام این طول موج‌ها این اتفاق رخ می‌دهد و نهایتاً انحراف کلی جهت طول موج‌های مختلف، متفاوت خواهد بود. از این نظر رنگ‌های مختلفی را در نور خروجی مشاهده می‌کنیم.
انواع منشور
منشور پنج وجهی
منشور پنج وجهی یک منشور انحراف ثابت است، بدین معنی که پرتوی ورودی را 90 درجه منحرف می‌کند، به خاطر همین ویژگی به چنین منشوری گونیای اپتیکی می‌گویند.
در تنظیم و طراحی سیستم هایی که دارای مسیرهای متقاطع پرتویی به اندازه 90 هستند، بسیار سودمند واقع می‌شوند. به سبب زاویه تابش کوچک نخستین بازتابش داخلی، بازتابش داخلی کلی در اینجا صورت نمی‌گیرد؛ بنابراین سطوح بازتابنده یک منشور پنج وجهی باید با فیلم‌های (پوشش‌های) بازتابنده پوشش یابند.
منشور پورو
این منشورها از ترکیب دو منشور راست گوشه به دست می‌آیند و در پیکربندی‌های انحراف ثابت 180 درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند، درحالی‌که هر دو منشور تولید معکوس می‌کنند، ترکیب آن‌ها تولید وارونی می‌کند. این دو منشور، مسیر یک سیستم اپتیکی را تا می‌کنند (سیستم را در ادامه فرآیند از مسیر نور خارج می‌کنند) و همچنین یک تصویر را به اندازه نصف طول وتر در هر دو جهت افقی و عمودی جابجا می‌کنند. از منشور پورو می‌توان برای کاهش طول یک تلسکوپ کپلری استفاده کرد و همزمان با آن یک وارونی دیگر که برای راست کردن تصویر وارون تلسکوپ ضرورت دارد، به دست آورد. به همین دلیل، در بسیاری از دوربین‌ها و سایر دستگاه‌های دو چشمی، از این منشور استفاده می‌شود.
منشور دوه
نوری که به موازات قاعده یک منشور وارد آن می‌شود در درجه اول به قاعده منشور شکسته می‌شود، در آنجا بازتابش داخلی کلی می‌یابد. سپس در وجه مقابل می‌شکند تا دوباره به نوری موازی باقاعده تبدیل شود، از آنجا که قسمت رأس منشور اثری بر پرتوهای بازتابیده از سطح قاعده ندارد، معمولاً حذف می گردد (برش داده می‌شود)؛ آنچه باقی می‌ماند یک منشور دوه است. پیمایش پرتوهای نور در یک منشور دوه معادل عبور آن‌ها از یک تیغه شیشه‌ای هست؛ بنابراین در زاویه تابش غیر عمودی پاشیدگی روی نخواهد داد.
اگر هم باشد داخلی است و در سطح دوم جمع می‌شود. یکی از سودمندترین خواص منشور دوه آنست که چرخش منشور حول محوری به موازات جهت انتشار نور در بیرون منشور، منجر به چرخش تصویر معکوس به اندازه دو برابر زاویه چرخش منشور می‌شود. تعداد ترکیب‌های منشوری دیگر خیلی زیاد هست و برخی از آن‌ها برای دستگاه نوری خاصی طراحی شده است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان
تنظیم: مریم فروزان کیا
