Tìm Hiểu Về Các Loại Lăng Kính

Lăng kính phản xạ là loại lăng kính dùng để phản xạ ánh sáng, nhằm mục đích đổi góc hình ảnh, đảo ảnh trên dưới hay lật ảnh trái phải trong các loại kính thiên văn và ống nhòm.

Lăng kính Porro

Lăng kính Porro (đặt tên theo nhà phát minh Ignazio Porro) là loại lăng kính phản xạ dùng để thay đổi hướng quay của hình ảnh. Nó cấu tạo gồm 1 khối thủy tinh hình lăng trụ tam giác vuông cân đứng. Tia tới đi vào vuông góc với mặt cạnh huyền của tam giác, phản xạ toàn phần 2 lần ở 2 cạnh bên rồi lại đi ra ở mặt cạnh huyền. Tia ló nằm cách tia tới 1 khoảng, song song nhưng ngược chiều với tia tới. Ảnh tạo bởi lăng kính sẽ bị quay ngược 180° nhưng không bị lật trái-phải do được phản xạ 2 lần. Vì tia tới và tia ló đều vuông góc với mặt nên ánh sáng đi qua lăng kính không bị tán sắc.


Lăng kính Porro kép


Lăng kính Porro thường được dùng theo cặp tạo thành hệ lăng kính Porro kép. Lăng kính thứ 2 được đặt quay góc 90° so với lăng kính thứ 1 sao cho tia sáng đi qua cả 2 lăng kính. Kết quả cuối cùng thu được là tia ló song song và cùng chiều với tia tới, hình ảnh tạo ra sẽ quay ngược 180° nhưng không bị lật trái-phải giống như lăng kính đơn.

Hệ lăng kính Porro kép thường được sử dụng trong các kính thiên văn (KTV) quang học cỡ nhỏ và đặc biệt là trong các ống nhòm với chức năng đảo ảnh, đồng thời làm tăng độ dài quang học (đường đi tia sáng) nhưng không làm tăng chiều dài thiết bị.



Thông thường các lăng kính này được dán chặt với nhau và cắt bớt các góc không cần thiết để giảm kích thước và khối lượng.


Lăng kính Porro-Abbe


Đây là biến thể của lăng kính Porro kép và được đặt theo tên của Ignazio Porro và Ernst Abbe. Nó có cấu tạo gồm 1 khối thủy tinh có dạng như 4 lăng kính phản xạ góc vuông gắn áp mặt vào nhau theo kiểu vặn xoắn. Ánh sáng đi vào một mặt phẳng, phản xạ toàn phần 4 lần ở các mặt nghiêng và đi ra ở một mặt phẳng khác bên cạnh, song song và cùng chiều với chùm tia tới. Hình ảnh tạo ra được quay ngược 180° nhưng không bị lật trái-phải do được phản xạ số chẵn lần. Tia tới và tia ló đều vuông góc với mặt nên ánh sáng đi qua lăng kính không bị tán sắc.

Lăng kính Porro-Abbe thường được dùng trong một số loại ống nhòm và kính ngắm máy ảnh. Trên thực tế, lăng kính này thường có dạng 1 cặp gồm 2 lăng kính góc vuông kép gắn chặt với nhau. Đôi khi người ta cũng gọi riêng 1 chiếc lăng kính góc vuông kép trên là lăng kính Porro-Abbe mà không cần cả cặp.

Lăng kính Porro-Abbe hoàn chỉnh


Một nửa-nhưng đôi lúc vẫn được gọi là lăng kính Porro-Abbe



Lăng kính ngũ giác (Pentaprism)


Lăng kính ngũ giác là loại lăng kính có hình ngũ giác dùng để đổi hướng tia sáng 1 góc 90° mà không làm ảnh bị lật ngược trái-phải như gương phẳng hay lăng kính góc vuông. Bên trong lăng kính, tia sáng phản xạ 2 lần nhưng không phải do hiện tượng phản xạ toàn phần mà do trên 2 mặt đó được phủ 1 lớp phản xạ. Ngược lại, 2 mặt truyền sáng của lăng kính lại được phủ 1 lớp chống phản xạ. Mặt thứ 5 còn lại không có tác dụng gì về mặt quang học nên được cắt bớt đi cho gọn.


Lăng kính Dove


Lăng kính Dove (đặt tên theo nhà phát minh Heinrich Wilhelm Dove) có dạng một lăng kính góc vuông cụt (giống như lăng kính Porro bị cắt mất phần góc vuông), tạo thành khối hình thang cân mà 2 mặt bên vuông góc với nhau. Chùm tia tới đi vào một mặt bên của lăng kính, phản xạ toàn phần tại mặt đáy rồi ló ra qua mặt bên đối diện. Hình ảnh qua lăng kính bị quay ngược 180° đồng thời bị lật trái-phải do chỉ phản xạ 1 lần.

Lăng kính Dove còn có 1 tính chất thú vị khác: khi quay lăng kính quanh trục dọc của nó, hình ảnh cũng quay theo nhưng nhanh gấp đôi. Tính chất này giúp ta có thể quay ảnh trên-dưới theo một góc bất kì và được ứng dụng vào giao thoa ký, thiên văn học và nhận dạng vân giao thoa.

Ngoài ra, Lesso và Padgett (1999) và Moreno cùng cộng sự (2003, 2004) đã phát hiện thấy trạng thái phân cực của chùm tia sáng truyền qua thay đổi khi ta quay lăng kính. Điều này có thể ảnh hưởng đến việc đo đạc tín hiệu của các dụng cụ.