Клиновая призма

Клиновая призма представляет собой призму с небольшим углом между входной и выходной поверхностями. Обычно этот угол составляет 3 градуса или меньше. Преломление на поверхностях заставляет призму отклонять свет на фиксированный угол. При просмотре сцены через такую ​​призму объекты будут казаться смещенными на величину, которая зависит от их расстояния от призмы.

Угол отклонения

Дополнительная информация: Призма (оптика).

Для клиновой призмы, находящейся в воздухе, лучи света, проходящие через призму, отклоняются на угол δ, который приблизительно равен

$\delta \approx (n-1)\alpha \ ,$

где n — показатель преломления материала призмы, а α — угол между поверхностями призмы.

Приложения

Термин «оптический клин» относится к любому небольшому углу между двумя плоскими поверхностями окна. Угол этого клина может варьироваться от нескольких миллионных долей градуса идеальной параллельности до трех градусов. Несмотря на то, что высокоточная оптика, такая как оптические грани , может быть притерта и отполирована до чрезвычайно высокого уровня параллельности, почти вся оптика с параллельными гранями имеет небольшой клин. Эта погрешность обычно выражается в минутах или секундах дуги . Окна, изготовленные с использованием специального клина, часто называют клиновыми призмами и обычно имеют угол клина в один, два или три градуса. Существует множество применений клиновых призм, включая управление лазерным лучом, определение дальности и переменную фокусировку.

Управление лучом

пару клиновых призм, называемую парой призм Рисли можно использовать Для управления лучом . В этом случае вращение одного клина относительно другого приведет к изменению направления луча. Когда клинья наклоняются в одном направлении, угол преломленного луча становится больше. Когда клинья поворачиваются под углом в противоположных направлениях, они нейтрализуют друг друга, и луч может проходить прямо насквозь.

Перемещение клина ближе или дальше от лазера также можно использовать для управления лучом. Когда клин перемещается ближе к цели (дальше от лазера), преломленный луч будет перемещаться поперек цели. Когда два клина в противоположных направлениях скользят относительно друг друга, их можно использовать для обеспечения переменной фокусировки камер, позволяя фотографировать объекты, находящиеся на совершенно разных расстояниях, в фокусе и в одной и той же фокальной плоскости. Этот метод распространен при фотосъемке с воздуха или космических ракет-носителей, когда расстояние до объекта меняется очень быстро. Клинья иногда использовались при определении дальности путем объединения изображения, полученного одним телескопом, с изображением, полученным другим телескопом.

Лесное хозяйство

Рисунок 1. Вид через 10-факторную призму «IN»-дерева.

Рисунок 2. Вид через 10-факторную призму «пограничного» дерева.

Рисунок 3. Вид через 10-факторную призму «OUT»-дерева.

Клиновая призма в основном используется аналогично угловому измерителю при отборе проб на участках переменного радиуса. В этом типе отбора проб клиновая призма используется для оценки группы деревьев путем подсчета деревьев, которые находятся «внутри» или «за пределами» участка с центром в одной точке. Поскольку клиновая призма преломляет свет, смещая интересующий объект (например, дерево), ее можно использовать для определения того, следует ли отсчитывать дерево от заданной точки, на основе на высоте груди диаметра дерева и расстояния до него. с этого момента.

При этом типе отбора проб призма удерживается на удобном расстоянии от глаза, при этом ее нижний край параллелен земле, а деревья просматриваются через призму на высоте примерно 4,5 футов над землей. Дерево считается «внутренним», если смещенная секция дерева перекрывает ствол, если смотреть без призмы (рис. 1). Дерево, у которого смещенная секция ствола идеально совпадает с исходным стволом, является пограничным деревом (рис. 2), и необходимо измерить DBH, чтобы определить, следует ли его учитывать (или, что чаще на практике, учитывается любое другое пограничное дерево). ). Дерево, у которого смещенная часть дерева не перекрывается и не касается исходного ствола, является «внешним» деревом (рис. 3) и не учитывается.

Площадь основания оценивается путем умножения количества «внутренних» деревьев в данной точке на «коэффициент» призмы. Коэффициент призмы основан на угле призмы, и призмы доступны с различными коэффициентами, выраженными как в квадратных футах на акр (наиболее распространены 5, 10, 20 BAF), так и в квадратных метрах на гектар (обычно 1-5 BAF). . Размер призмы выбирается для получения статистически достоверной оценки площади у основания - требуется 6-10 дюймовых деревьев на участок, что требует призмы с соответствующим коэффициентом в зависимости от размера обследуемых деревьев. Большие деревья будут «внутри» с большего расстояния, а факторная призма большего размера (20 или 30 футов) ² / ак, 5–8 м ² /га) можно использовать. Меньшие деревья будут «за пределами» большей факторной призмы, если только они не расположены очень близко, и, следовательно, необходимо использовать меньшую факторную призму.

Важно отметить, что нижний край призмы должен быть примерно параллелен земле, чтобы обеспечить точную оценку на наклонной поверхности. Использование клиновых призм во влажных условиях может оказаться затруднительным из-за влияния капель воды на оптические свойства стекла. Клиновые призмы бывают разных цветов, например, прозрачные или янтарные. Янтарный цвет выполняет ту же функцию, что и прозрачная клиновидная призма, но уменьшает блики и его легче использовать в пасмурные или пасмурные дни.

Использование клиновой призмы — это один из методов, используемых сегодня в лесном хозяйстве , поскольку клиновая призма проста, относительно недорога, портативна и столь же точна, как и другие угловые датчики, при правильной калибровке и правильном использовании. Просто держите призму прямо над центром графика. и, сфокусировавшись на дереве, преломленный свет будет смещать ствол дерева. Клиновая призма применяется для проведения измерений как при землеустройстве, так и при заготовке древесины. Другими инструментами, часто используемыми вместе с клиновой призмой при инвентаризации леса, являются клинометры , палочки Билтмора , реласкопы и ленты измерения диаметра .

Также можно использовать клиновую призму с мишенью, расположенной в центре графика, для построения графиков фиксированного радиуса. В этой функции размер цели тщательно калибруется в соответствии с желаемым размером графика, а график определяется как вся область, в которой цель находится «внутри», если смотреть через призму.

Внешние ссылки

• Использование призм Рисли