En géométrie, le prisme fait référence à une certaine forme tridimensionnelle : un polyèdre ou un polygone en étoile relié à une forme identique par des côtés rectangulaires. Un cube ou une boîte rectangulaire est un exemple de ce type de prisme, mais au lieu d’avoir un rectangle en haut et en bas, comme dans cet exemple, un prisme géométrique peut également avoir un triangle, une étoile à six branches ou tout autre forme à côtés. En optique, un prisme est un objet transparent aux côtés lisses et plats qui réfracte la lumière. De nombreux prismes optiques sont également des prismes géométriques, souvent des prismes triangulaires, mais ils peuvent aussi avoir d’autres formes. Un prisme optique est généralement fait de verre ou de plastique transparent, mais n’importe quel matériau peut être utilisé tant qu’il est transparent pour la source lumineuse qui doit être réfractée.
Lorsque la lumière est réfractée, sa trajectoire est infléchie en raison d’un obstacle sur son chemin. Vous pouvez voir un exemple de lumière réfractée en plaçant un crayon dans un verre d’eau claire et en observant comment il semble se diviser là où l’eau commence. Cela se produit parce que l’eau a un indice de réfraction plus élevé que l’air, donc la lumière se déplace plus lentement dans l’eau. Un prisme optique a également un indice de réfraction plus élevé que l’air, de sorte que la lumière qui le traverse est réfractée.
La lumière de différentes fréquences ou longueurs d’onde se déplace à différentes vitesses et se réfracte à différents angles en conséquence. Dans le spectre visible, la partie du spectre électromagnétique (EM) visible à l’œil humain, différentes fréquences de lumière apparaissent sous forme de couleurs différentes. La lumière blanche pure est une combinaison de lumière de plusieurs fréquences. Ainsi, lorsque la lumière blanche pure brille à travers un prisme, elle se décompose en ses longueurs d’onde constituantes, créant un effet arc-en-ciel.
Le rouge, la fréquence la plus basse visible à l’œil humain, réfracte moins que le violet, la fréquence la plus élevée visible à l’œil humain, donc le rouge se plie à un angle moins sévère que le violet. Toutes les couleurs intermédiaires se plient à des degrés différents, de sorte que le prisme forme un arc-en-ciel à partir de lumière blanche. C’est aussi ainsi que les arcs-en-ciel apparaissent dans la nature, car ils se produisent lorsque l’air est plein de vapeur d’eau qui réfracte la lumière de la même manière qu’un prisme.
D’autres types de prismes ont des effets différents sur la lumière. En plus du prisme de réfraction, un prisme peut être réfléchissant ou polarisant. Les prismes réfléchissants réfléchissent la lumière, comme un miroir, et sont utilisés dans les jumelles, entre autres applications. Un prisme polarisant brise la lumière en différentes polarisations, ou charges électromagnétiques, plutôt qu’en différentes fréquences.