El prisma de cuña es un prisma con un ángulo poco profundo entre sus superficies de entrada y salida. Este ángulo suele ser de 3 grados o menos. La refracción en las superficies hace que el prisma desvíe la luz en un ángulo fijo. Al ver una escena a través de un prisma de este tipo, los objetos parecerán estar desplazados en una cantidad que varía con su distancia del prisma.
Ángulo de deflexión
Para un prisma de cuña en el aire, los rayos de luz que pasan a través del prisma son desviados por el ángulo δ, que está aproximadamente dado por
donde n es el índice de refracción del material del prisma y α es el ángulo entre las superficies del prisma.
Aplicaciones
El término "cuña óptica" se refiere a cualquier ángulo poco profundo entre dos superficies planas de una ventana. Esta cuña puede variar desde unas pocas millonésimas de grado de paralelismo perfecto hasta tres grados de ángulo. Aunque las ópticas de alta precisión, como las superficies ópticas planas , pueden lapearse y pulirse a niveles extremadamente altos de paralelismo, casi todas las ópticas con caras paralelas tienen una ligera cuña. Este margen de error generalmente se indica en minutos o segundos de arco . Las ventanas fabricadas con una cuña intencional a menudo se denominan prismas de cuña y, por lo general, vienen con ángulos de cuña de uno, dos o tres grados. Existen muchas aplicaciones para los prismas de cuña, incluida la dirección del rayo láser, la determinación de distancia y el enfoque variable.
Dirección de haz
Se puede utilizar un par de prismas de cuña, llamados par de prismas de Risley , para la dirección del haz . En este caso, la rotación de una cuña en relación con la otra cambiará la dirección del rayo. Cuando las cuñas se inclinan en la misma dirección, el ángulo del haz refractado se vuelve mayor. Cuando las cuñas se giran para formar un ángulo en direcciones opuestas, se cancelan entre sí y se permite que el rayo pase recto.
Mover una cuña más cerca o más lejos del láser también se puede utilizar para dirigir el rayo. Cuando la cuña se acerca al objetivo (más lejos del láser), el rayo refractado se moverá a través del objetivo. Cuando dos cuñas en direcciones opuestas se deslizan entre sí, se pueden usar para proporcionar un enfoque variable para las cámaras, lo que permite fotografiar objetos a distancias muy diferentes, enfocados, en el mismo plano focal. Este método es común en la fotografía aérea o de vehículos de lanzamiento espacial, cuando la distancia al objeto cambia muy rápidamente. [1] Las cuñas se utilizaron a veces en la determinación de distancias , combinando la imagen formada por un telescopio con la imagen formada por otro. [2]
Silvicultura
El prisma de cuña se usa principalmente de manera similar como un medidor de ángulo en el muestreo de parcelas de radio variable. En este tipo de muestreo, el prisma de cuña se utiliza para estimar el área basal de un grupo de árboles contando los árboles que están "dentro" o "fuera" de una parcela centrada en un solo punto. Debido a que el prisma de cuña refracta la luz para compensar el objeto de interés (por ejemplo, un árbol), se puede usar para determinar si el árbol debe contarse o no desde un punto dado, según el diámetro a la altura del pecho del árbol y su distancia. desde ese punto.
En este tipo de muestreo, el prisma se mantiene a una distancia cómoda del ojo con el borde inferior paralelo al suelo, y los árboles se ven a través del prisma aproximadamente a 4,5 pies sobre el suelo. Un árbol es un árbol "en" si la sección de desplazamiento del árbol se superpone al tronco como se ve sin el prisma (Figura 1). Un árbol donde la sección desplazada del tronco está perfectamente alineada con el tronco original es un árbol limítrofe (Figura 2) y el DAP debe medirse para determinar si debe contarse (o, más comúnmente en la práctica, se cuentan todos los demás árboles limítrofes). ). Un árbol donde la sección desplazada del árbol no se superpone ni toca el tronco original es un árbol "fuera" (Figura 3) y no se cuenta.
El área basal se estima multiplicando el recuento de árboles "en" en un punto dado por el "factor" del prisma. El factor de prisma se basa en el ángulo del prisma, y los prismas están disponibles en diferentes factores, expresados en pies cuadrados / acre (5, 10, 20 BAF son los más comunes) y metros cuadrados / hectárea (1-5 BAF son comunes) . El tamaño del prisma se elige para producir una estimación estadísticamente válida del área basal: se requieren de 6 a 10 "pulgadas" de árboles por parcela, lo que requiere un prisma del factor adecuado según el tamaño de los árboles que se cruzan. Los árboles más grandes estarán "adentro" desde más lejos, y se puede usar un prisma de factor más grande (20 o 30 pies 2 / ac, 5-8 m 2 / ha). Los árboles más pequeños estarán "fuera" en un prisma de factor más grande a menos que estén muy cerca y, en consecuencia, se debe usar un prisma de factor más pequeño.
Es importante destacar que el borde inferior del prisma debe estar aproximadamente paralelo al suelo para proporcionar una estimación precisa en terrenos inclinados. Los prismas de cuña pueden ser difíciles de usar en condiciones de humedad debido al efecto que tienen las gotas de agua sobre las propiedades ópticas del vidrio. Los prismas de cuña vienen en diferentes colores, como transparente o ámbar. El ámbar ofrece la misma función que el prisma de cuña transparente, solo que reduce el deslumbramiento y es más fácil de usar en días nublados o nublados. El funcionamiento de un prisma de cuña es una técnica que se utiliza en la silvicultura en la actualidad porque el prisma de cuña es simple, relativamente económico, portátil y tan preciso como otros medidores de ángulos cuando se calibra y usa correctamente. Uno simplemente sostiene el prisma directamente sobre el centro de la parcela, [3] y al enfocar un árbol, la luz refractada compensará el tronco del árbol. El prisma de cuña se utiliza para tomar medidas tanto en la gestión de la tierra como en la adquisición de madera. Otras herramientas que se utilizan a menudo para acompañar al prisma en forma de cuña al realizar un inventario forestal son los clinómetros , las varillas de Biltmore , los relascopios y las cintas de diámetro .
También se puede utilizar un prisma de cuña con un objetivo colocado en el centro de la parcela, para establecer parcelas de radio fijo. En esta función, el tamaño del objetivo se calibra cuidadosamente para el tamaño de la parcela deseada, y la parcela se define como toda el área en la que el objetivo está "adentro" según se ve a través del prisma. [4]
enlaces externos
Referencias
- ^ Óptica de montaje en instrumentos ópticos por Paul R. Yoder - SaPIE 2008 Página 246--249
- ^ Óptica básica e instrumentos ópticos por Fred A. Carson - Publicaciones de Dover 1969 Página AJ-15
- ^ Avery, Eugene Thomas; Burkhart, E. Harold. 2002. Forest Measurements 5th Edition. McGraw-Hill Higher Education, Nueva York, NY.
- ^ Comparación de combinaciones de dispositivos de observación y objetos de destino para establecer gráficos circulares en el campo