Prisme en coin - Wedge prism
Le prisme en coin est un prisme avec un angle peu profond entre ses surfaces d'entrée et de sortie. Cet angle est généralement de 3 degrés ou moins. La réfraction au niveau des surfaces amène le prisme à dévier la lumière d'un angle fixe. Lors de la visualisation d'une scène à travers un tel prisme, les objets semblent être décalés d'une quantité qui varie en fonction de leur distance par rapport au prisme.
Angle de déflexion
Pour un prisme en coin dans l'air, les rayons lumineux passant à travers le prisme sont déviés de l'angle δ, qui est approximativement donné par
où n est l' indice de réfraction du matériau du prisme et α est l'angle entre les surfaces du prisme.
Applications
Le terme «coin optique» fait référence à tout angle peu profond entre deux surfaces planes d'une fenêtre. Ce coin peut aller de quelques millionièmes d'un degré de parallélisme parfait à jusqu'à trois degrés d'angle. Même si des optiques de haute précision, telles que des plats optiques , peuvent être rodées et polies à des niveaux de parallélisme extrêmement élevés, presque toutes les optiques à faces parallèles ont un léger coin. Cette marge d'erreur est généralement indiquée en minutes ou secondes d'arc . Les fenêtres fabriquées avec un coin intentionnel sont souvent appelées prismes de coin et ont généralement des angles de coin de un, deux ou trois degrés. De nombreuses applications existent pour les prismes en coin, y compris la direction par faisceau laser, la télémétrie et la mise au point variable.
Direction de poutre
Une paire de prismes en coin, appelée paire de prismes Risley , peut être utilisée pour la direction du faisceau . Dans ce cas, la rotation d'un coin par rapport à l'autre changera la direction du faisceau. Lorsque les coins s'inclinent dans la même direction, l'angle du faisceau réfracté devient plus grand. Lorsque les coins sont tournés à un angle dans des directions opposées, ils s'annulent et le faisceau est autorisé à passer tout droit.
Le déplacement d'un coin plus proche ou plus éloigné du laser peut également être utilisé pour diriger le faisceau. Lorsque le coin est rapproché de la cible (plus loin du laser), le faisceau réfracté se déplacera à travers la cible. Lorsque deux coins dans des directions opposées glissent l'un par rapport à l'autre, ils peuvent être utilisés pour fournir une mise au point variable pour les appareils photo, permettant de photographier des objets à des distances très différentes, au point, sur le même plan focal. Cette méthode est courante dans la photographie aérienne ou spatiale des lanceurs, lorsque la distance à l'objet change très rapidement. Les cales étaient parfois utilisées pour la télémétrie , en combinant l'image formée par un télescope avec l'image formée par un autre.
Sylviculture
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Le prisme en coin est principalement utilisé de la même manière comme jauge d'angle dans l'échantillonnage de parcelles à rayon variable. Dans ce type d'échantillonnage, le prisme en coin est utilisé pour estimer la surface terrière d'un groupe d'arbres en comptant les arbres qui sont «dans» ou «hors» d'une parcelle centrée sur un seul point. Parce que le prisme en coin réfracte la lumière pour compenser l'objet d'intérêt (par exemple un arbre), il peut être utilisé pour déterminer si l'arbre doit ou non être compté à partir d'un point donné, en fonction du diamètre à hauteur de poitrine de l'arbre et de sa distance à partir de là.
Dans ce type d'échantillonnage, le prisme est maintenu à une distance confortable de l'œil avec le bord inférieur parallèle au sol, et les arbres sont aperçus à travers le prisme à environ 4,5 pieds au-dessus du sol. Un arbre est un arbre «dans» si la section décalée de l'arbre chevauche le fût tel que vu sans le prisme (Figure 1). Un arbre où la section décalée du tronc est parfaitement alignée avec le fût d'origine est un arbre limite (Figure 2) et le DBH doit être mesuré pour déterminer s'il doit être compté (ou, plus communément en pratique, tous les autres arbres limites sont comptés ). Un arbre où la section décalée de l'arbre ne chevauche pas ou ne touche pas le fût d'origine est un arbre "out" (figure 3) et n'est pas compté.
La surface basale est estimée en multipliant le nombre d'arbres «en» en un point donné par le «facteur» du prisme. Le facteur de prisme est basé sur l'angle du prisme, et les prismes sont disponibles en différents facteurs, exprimés à la fois en pieds carrés / acre (5, 10, 20 FBA sont les plus courants) et en mètres carrés / hectare (1 à 5 FBA sont courants) . La taille du prisme est choisie pour donner une estimation statistiquement valide de la surface terrière - 6 à 10 "pouces" d'arbres par parcelle sont nécessaires, ce qui nécessite un prisme du facteur approprié en fonction de la taille des arbres en cours de croisière. Les arbres plus grands seront «dedans» de plus loin, et un prisme de facteur plus grand (20 ou 30 pi 2 / acre, 5–8 m 2 / ha) peut être utilisé. Les arbres plus petits seront "sortis" dans un prisme de facteur plus grand à moins qu'ils ne soient très proches, et par conséquent un prisme de facteur plus petit doit être utilisé.
Surtout, le bord inférieur du prisme doit être à peu près parallèle au sol afin de fournir une estimation précise sur un terrain en pente. Les prismes en coin peuvent être difficiles à utiliser dans des conditions humides en raison de l'effet des gouttelettes d'eau sur les propriétés optiques du verre. Les prismes à coins sont disponibles en différentes couleurs telles que clair ou ambre. L'ambre offre la même fonction que le prisme en coin transparent, mais il réduit l'éblouissement et est plus facile à utiliser par temps couvert ou nuageux. Le fonctionnement d'un prisme en coin est une technique utilisée aujourd'hui en foresterie car le prisme en coin est simple, relativement peu coûteux, portable et aussi précis que les autres jauges angulaires lorsqu'il est correctement étalonné et utilisé correctement. On tient simplement le prisme directement au-dessus du centre de la parcelle, et en se concentrant sur un arbre, la lumière réfractée compensera le tronc de l'arbre. Le prisme en coin est utilisé pour prendre des mesures à la fois dans la gestion des terres et dans l'approvisionnement en bois. D'autres outils souvent utilisés pour accompagner le prisme en coin lors de l' inventaire forestier sont les clinomètres , les bâtons de Biltmore , les relascopes et les rubans de diamètre .
Un prisme en coin peut également être utilisé avec une cible placée au centre du tracé, pour établir des tracés à rayon fixe. Dans cette fonction, la taille de la cible est soigneusement calibrée à la taille de tracé souhaitée, et le tracé est défini comme toute la zone dans laquelle la cible est "dans" vue à travers le prisme.