Pryzmatem optycznym nazywamy ośrodek załamujący światło, ograniczony nierównoległymi płaszczyznami. Linia przecięcia obu płaszczyzn nosi nazwę krawędzi łamiącej, a kąt przestrzenny zawarty między płaszczyznami nazwany jest kątem łamiącym pryzmatu. Przekrój pryzmatu prostopadły do krawędzi łamiącej nazywamy przekrojem głównym. Pryzmaty ze szkła lub substancji stałej szlifowane są w postaci graniastosłupów trójkątnych, o przekroju głównym w postaci trójkąta.

Jeżeli smukła wiązka światła białego pada na pryzmat pod kątem α , to ulega ona rozszczepieniu na barwną smugę zwaną widmem, którą cechują różne kąty załamania dla różnych barw świateł.

Rozszczepienie światła Odchylenie promienia

białego w pryzmacie jednobarwnego w pryzmacie

Ponieważ kąt padania dla wszystkich barw zawartych w świetle białym jest ten sam, a kąty załamania β są różne. Wobec tego współczynnik załamania :

dla różnych barw jest różny.

Dla każdej substancji współczynniki załamania różnych barw mają określone wartości.

Promień światła jednobarwnego padający na pryzmat pod kątem α₁ ulega dwukrotnie załamaniu i wychodzi z niego, doznając odchylenia, którego miarą jest kąt δ. Z konstrukcji geometrycznej przedstawiającej bieg promieni wynika,że

δ = α₁-β₁ + α₂ -β₂

δ = α₁+α₂-(β₁+β₂)

podstawiając : β₁+β₂ = ϕ

otrzymujemy :

δ = α₁+α₂ = ϕ

Kąt odchylenia δ zależy od kąta padania α₁ , od współczynnika załamania pryzmatu η ( α₂ zależy od η ) i od kąta łamiącego ϕ . Kąt odchylenia osiąga minimum, gdy bieg promieni jest symetryczny w stosunku do pryzmatu, tzn. gdy wewnątrz pryzmatu promień jest prostopadły do dwusiecznej kąta łamiącego. Wówczas α₁ = α₂ = α oraz β₁ = β₂ = β , a ostatnie równanie przyjmuje postać :

δ_min = 2α - ϕ

Z równania tego wyznaczamy kąt α :

Na podstawie równania β₁+β₂ = ϕ otrzymujemy :

Podstawiając wartości α i β do wzoru definiującego współczynnik załamania :

otrzymujemy na η następujący wzór :

Mierząc kąt łamiący pryzmatu ϕ oraz kąt minimum odchylenia δ_min możemy wyznaczyć współczynnik załamania substancji, z której wykonany jest pryzmat. Aby zmierzyć współczynnik załamania cieczy, nalewamy ją do pryzmatu pustego, wykonanego z płytek płasko - równoległych, które nie zmieniają kierunku promieni, a powodują jedynie nieznaczne przesunięcie równoległe. Pomiar obu kątów przeprowadzamy przy pomocy spektrometru.

Gdy promień świetlny biegnie z ośrodka optycznie rzadszego do optycznie gęstszego, np. z powietrza do wody, wówczas ulega on załamaniu, zbliżając się w ośrodku gęstszym ku normalnej. W przypadku biegu odwrotnego promień załamany oddala się od normalnej ( zasada odwracalności biegu promienia ). Przyczyną załamania jest zmiana prędkości światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego. Okazuje się, że różnym kątom padania α₁, α₂, α₃ ... odpowiadają różne kąty załamania β₁, β₂, β₃ ... Istnieje jednak prawidłowy związek między różnymi kątami padania i załamania, wyrażony prawem Snelliusa :

Współczynnik załamania wyraża się również stosunkiem prędkości światła w obu ośrodkach :

gdzie v₁ - oznacza prędkość światła w ośrodku (1) , v₂ - prędkość światła w ośrodku (2)

---