Als een lichtstraal invalt op een enkel prisma, treedt vanaf een bepaalde hoek (de grenshoek) volledige reflectie op. Deze volledige reflectie kan deels worden opgeheven door een tweede prisma dicht tegen het eerste prisma aan te houden.
De oorspronkelijke lichtbundel wordt door het dubbele prisma gesplitst in twee lichtbundels, het dubbele prisma functioneert als een beamsplitter. Je kunt de verdeling van de fotonen over de twee lichtbundels variëren door de prisma’s meer of minder hard tegen elkaar te duwen.
Een bepaalde beamsplitter splitst de lichtbundel van een HeNe-laser (rood laserlicht) in twee even sterke lichtbundels. In de figuur is dit schematisch weergegeven.
a Leg uit wat de rol van het luchtlaagje tussen de twee prisma’s is.
Het luchtlaagje tussen de twee prisma’s is een energiebarrière voor de fotonen die ervoor zorgt dat de fotonen weerkaatsen tegen de rand van het prisma.
b Wat verandert er aan de lichtbundels 2 en 3 als de twee prisma’s tegen elkaar worden gedrukt? Gebruik in je uitleg het woord tunneling.
Als de twee prisma’s tegen elkaar worden gedrukt, wordt het luchtlaagje kleiner en zullen meer fotonen naar het andere prisma tunnelen. Lichtbundel 2 zal sterker worden en lichtbundel 3 zwakker.
Een andere beamsplitter is gemaakt om blauw laserlicht in twee even sterke bundels te splitsen.
c Is de dikte van de luchtlaag tussen de prisma’s bij deze beamsplitter kleiner of groter dan bij de beamsplitter voor rood licht? Leg uit.
De frequentie van blauw laserlicht is groter, de fotonenergie is groter. De energiebarrière zal breder gemaakt moeten zijn om te voorkomen dat er teveel fotonen naar het andere prisma tunnelen, dus is de dikte van de luchtlaag tussen de prisma’s bij deze beamsplitter groter.
d Wat zul je waarnemen als op de beamsplitter voor blauw licht een rode laserbundel gericht wordt? Leg je antwoord uit.
Antwoord d
De fotonenergie van de rode laserbundel is kleiner, zodat de energiebarrière te hoog is voor deze fotonen. Dus als op de beamsplitter voor blauw licht een rode laserbundel wordt gericht zullen meer fotonen weerkaatst worden: lichtbundel 3 is sterker en lichtbundel 2 zwakker.
