Клиновая призма - Wedge prism - Wikipedia

Пример оптического клина (коллекции музея Университета Данди).

В призма клин это призма с мелкой угол между его входной и выходной поверхностями. Этот угол обычно составляет 3 градусы или менее. Преломление на поверхности заставляет призму отклонять свет на фиксированный угол. При просмотре сцены через такую ​​призму кажется, что объекты смещены на величину, которая зависит от их расстояния от призмы.

Угол отклонения

Дальнейшая информация: Призма (оптика)

Для призмы клин в воздухе, лучи света, проходящего через призму, отклоняются на угол δ, который приблизительно равен

куда п это показатель преломления материала призмы, а α - угол между поверхностями призмы.

Приложения

Термин «оптический клин» относится к любому пологому углу между двумя плоскими поверхностями окна. Этот клин может составлять от нескольких миллионных долей абсолютной параллельности до трех градусов угла. Хотя высокоточная оптика, такая как оптические балки, можно шлифовать и полировать до чрезвычайно высокого уровня параллельности, почти вся оптика с параллельными поверхностями имеет небольшой клин. Эта погрешность обычно указана в минут или же секунды дуги. Окна, изготовленные с преднамеренным клином, часто называют клиновыми призмами, и обычно имеют угол клина в один, два или три градуса. Для клиновых призм существует множество применений, включая управление лазерным лучом, дальномер и переменную фокусировку.

Управление лучом

Пара призм клина, называемая Призма Рисли пара, может использоваться для управление лучом. В этом случае поворот одного клина по отношению к другому изменит направление луча. Когда клинья наклонены в одном направлении, угол преломленного луча становится больше. Когда клинья поворачиваются на угол в противоположных направлениях, они компенсируют друг друга, и луч может проходить прямо сквозь них.

Перемещение клина ближе или дальше от лазера также можно использовать для направления луча. Когда клин приближается к цели (дальше от лазера), преломленный луч перемещается по цели. Когда два клина в противоположных направлениях скользят относительно друг друга, их можно использовать для обеспечения переменной фокусировки для камер, позволяя фотографировать объекты на совершенно разных расстояниях, в фокусе, в одной и той же фокальной плоскости. Этот метод широко используется при съемке с воздуха или космических ракет-носителей, когда расстояние до объекта меняется очень быстро.[1] Клинья иногда использовались в дальномер, комбинируя изображение, сформированное одним телескопом, с изображением, сформированным другим.[2]

Лесное хозяйство

Рис. 1. Вид сквозь призму клина с 10 факторами дерева "IN".
Рис. 2. Вид через призму 10-факторного клина дерева «Граница».
Рис. 3. Вид через призму 10-факторного клина дерева "ВЫХОД".

Клиновая призма в основном используется таким же образом, как и призма. измеритель угла при выборке участков с переменным радиусом. В этом типе выборки призма клина используется для оценки базальной площади группы деревьев путем подсчета деревьев, которые находятся «внутри» или «за пределами» участка с центром в одной точке. Поскольку призма клина преломляет свет, чтобы смещать интересующий объект (например, дерево), ее можно использовать для определения того, следует ли отсчитывать дерево от данной точки на основе диаметр на высоте груди дерева и его расстояние от этой точки.

В этом типе отбора проб призму держат на удобном расстоянии от глаза, нижний край должен быть параллелен земле, а деревья видны через призму примерно на высоте 4,5 футов над землей. Дерево является «внутренним» деревом, если смещенная часть дерева перекрывает ствол, если смотреть без призмы (рис. 1). Дерево, у которого смещенная часть ствола идеально совмещена с исходным стволом, считается пограничное дерево (Рисунок 2) и DBH необходимо измерить, чтобы определить, следует ли его подсчитывать (или, что чаще всего на практике, подсчитывается любое другое пограничное дерево). Дерево, в котором смещенная часть дерева не перекрывает исходный ствол и не касается его, является «выходящим» деревом (рис. 3) и не учитывается.

Базальная площадь оценивается путем умножения количества "входящих" деревьев в заданной точке на "коэффициент" призмы. Коэффициент призмы зависит от угла призмы, и призмы доступны с различными коэффициентами, выраженными как в квадратных футах / акр (наиболее часто встречаются 5, 10, 20 BAF), так и в квадратных метрах / гектар (обычно 1-5 BAF). . Размер призмы выбирается для получения статистически достоверной оценки базальной площади - требуется 6-10 дюймов деревьев на участок, что требует наличия призмы с соответствующим коэффициентом в зависимости от размера деревьев, по которым проходит маршрут. Более крупные деревья будут "внутрь" издалека, а призма с большим фактором (20 или 30 футов)2/ ак, 5–8 м2/ га) можно использовать. Меньшие деревья будут "за пределами" большой факторной призмы, если они не находятся очень близко, и, следовательно, должна использоваться меньшая факторная призма.

Важно отметить, что нижний край призмы должен быть примерно параллелен земле, чтобы обеспечить точную оценку на наклонной поверхности. Клиновые призмы трудно использовать во влажных условиях из-за влияния водяных капель на оптические свойства стекла. Клиновые призмы бывают разных цветов, например, прозрачные или янтарные. Янтарь выполняет те же функции, что и прозрачная призма-клин, только уменьшает блики и его легче использовать в пасмурные или пасмурные дни. Использование клиновой призмы - это один из методов, используемых в лесное хозяйство сегодня, потому что клиновидная призма проста, относительно недорога, портативна и не уступает по точности другим угловым датчикам при правильной калибровке и правильном использовании. Просто держите призму прямо над центром сюжета,[3] а если сфокусироваться на дереве, преломленный свет смещает ствол дерева. Клиновая призма используется для измерения как при землеустройстве, так и при заготовке древесины. Другие инструменты, которые часто используются вместе с клиновой призмой при съемке инвентаризация леса находятся клинометры, Палочки Билтмора, перезапуск, и ленты диаметра.

Клиновая призма также может использоваться с целью, расположенной в центре графика, для построения графиков с фиксированным радиусом. В этой функции размер цели тщательно откалиброван до желаемого размера графика, и график определяется как вся область, в которой находится цель, если смотреть через призму.[4]

Рекомендации

  1. ^ Монтаж оптики в оптических приборах Пол Р. Йодер - SaPIE 2008, стр. 246--249
  2. ^ Базовая оптика и оптические инструменты Фред А. Карсон - dover Publications, 1969, страница AJ-15
  3. ^ Эйвери, Юджин Томас; Буркхарт, Э. Гарольд. 2002 г. Измерения в лесу 5-е издание. Высшее образование Макгро-Хилла, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
  4. ^ Сравнение комбинаций прицелов и целевых объектов для построения круговых делянок в полевых условиях.