En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del espectro visible al igual que la dispersión de la luz por una gota de agua formando el arco iris. Estos objetos son transparentes, generalmente de vidrio flint o vidrio crown y tienen la forma de un prisma triangular, de ahí su nombre.
El fenómeno de dispersión de la luz por un prisma de refracción se debe a que la luz blanca, al refractarse en el vidrio, se separa en los diferentes colores de que se compone, la superposición del espectro visible. Los diferentes colores poseen una frecuencia diferente que depende del índice de refracción del material, formando un haz en el interior del prisma. Al refractarse de nuevo hacia el exterior del prisma, el haz sufre una nueva desviación según la ley de Snell para la refracción.
Un prisma de refracción además de tener una adecuada geometría para observar el fenómeno de la refracción y de la dispersión de la luz, utiliza la propiedad del ángulo de desviación mínimo") para medir el índice de refracción de un material. Los prismas de reflexión total se utilizan para cambiar la posición y la orientación de una imagen, haciendo, además, uso del fenómeno de la reflexión total interna.
Los prismas se caracterizan por su ángulo de desviación mínimo "b". Esta desviación mínima se logra mediante el ajuste del ángulo de incidencia hasta que el rayo pase a través del prisma paralelo a la parte inferior (base) del mismo.
donde "a"= ángulo de incidencia y "b"= ángulo de desviación mínima.
Considerando para el vidrio un índice de refracción de n=1.50, el ángulo límite para una superficie aire-vidrio es de unos 42° aproximadamente. Este hecho permite el uso de muchos instrumentos de óptica que utilizan el prisma como superficies de reflexión total con una sección principal que es un triángulo isósceles, con ángulos de 45° - 45° - 90°. Al ser los ángulos del prisma mayores que el ángulo límite, los rayos que inciden normalmente por la cara del prisma opuesta al ángulo de 90°, atraviesan la cara y sufren el fenómeno de reflexión total interna en las otras dos caras. Estas condiciones permiten una variedad de aplicaciones tan amplia además del prisma de Porro, el periscopio, los prismáticos o la fibra óptica.
Es un prisma de vidrio que utiliza el fenómeno de reflexión total interna usado en ciertos dispositivos ópticos para modificar la posición de la imagen.[18] Su nombre se debe a su inventor, el ingeniero y óptico italiano Ignazio Porro. El prisma de Porro básico es una pieza de vidrio de base triangular isósceles con un ángulo a 90°. La imagen se refleja en las facetas que forman el ángulo recto mediante la reflexión total interna, saliendo por la superficie por la que entró y en la misma dirección pero desplazada e invertida. En el prisma de Porro doble se enfrentan dos prismas "Prisma (óptica)") iguales rotados 90° de forma que uno recoja la imagen reflejada por el otro. Con ello se consigue que la imagen sufra una doble inversión quedando, finalmente, derecha, como sucede con los prismáticos, por ejemplo.
Los prismáticos, también denominados binoculares, están compuestos por dos telescopios idénticos, uno para cada ojo ampliando la imagen de los objetos distantes observados, al igual que el monocular y el telescopio; sin embargo, a diferencia de estos, provoca el efecto de estereoscopía en la imagen, o visión en tres dimensiones, dando sensación de profundidad y por eso es más cómodo apreciar la distancia entre objetos distantes y seguirlos en movimiento.
Los prismáticos poseen un par de tubos. Cada tubo contiene una serie de lentes a modo de telescopio, que amplían la imagen para cada ojo produciendo la estereoscopía, así como unos prismas. El aumento de la imagen se logra cuando la luz atraviesa cada serie de lentes convergentes destinadas a tal efecto. La función de los dos prismas es corregir la imagen invertida colocándola en la posición correcta y reflejando la luz en su totalidad por medio del fenómeno de reflexión total interna. Tradicionalmente, la mayoría de los modelos usan un par de prismas Porro.
El periscopio está formado básicamente por un prisma de reflexión total en su parte superior que refleja la imagen y es recogida por una lente objetivo, llegando a una segunda lente. Finalmente la imagen es reflejada hacia una lente ocular por un segundo prisma también de reflexión total situado en la base del periscopio. De esta forma, haciendo uso de las leyes de reflexión, proporciona una visión de un lugar determinado desde una posición oculta. Gracias al desarrollo del periscopio fue posible la navegación con el submarino puesto que el periscopio permite ver la superficie del mar mientras está sumergido.
La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos, consistente en un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que contienen la información a transmitir.[18] El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de incidencia en la superficie interna mayor que el ángulo límite para la refracción a su través, cumpliendo la condición de la reflexión total interna. La luz que se propaga por la fibra proviene de fuentes coherentes y direccionales como la de un láser o un diodo led.
Los principios básicos de su funcionamiento se basan en las leyes de Snell. La luz se propaga en un medio, el núcleo de la fibra, reflejándose continuamente sin refractarse a su través, debido a que se verifican las condiciones de reflexión interna total. Para ello los índices de refracción del núcleo y del revestimiento deben cumplir determinadas condiciones propagándose la luz, de esta manera, completamente por el interior de la fibra con pérdidas despreciables.