train de prismes

Un train de prismes est un ensemble de prismes optiques disposés en série le long d'un trajet lumineux, chacun réfractant la lumière pour augmenter la séparation angulaire totale des différentes longueurs d'onde. Au lieu de s'appuyer sur un seul prisme pour disperser la lumière blanche dans son spectre, un train de prismes utilise deux, trois prismes ou plus, positionnés de manière à ce que la lumière sorte d'un prisme et entre dans le suivant, chaque étape ajoutant une dispersion supplémentaire. L'effet cumulatif produit une résolution spectrale beaucoup plus nette que celle qu'un seul prisme pourrait atteindre, ce qui est essentiel pour distinguer des raies spectrales très rapprochées.

L'agencement est important. Dans une configuration typique, les prismes sont orientés de manière à ce que leurs angles de réfraction agissent ensemble ; la lumière entre dans le premier prisme selon un angle choisi pour minimiser la déviation tout en maximisant la dispersion, puis le faisceau partiellement séparé entre dans le deuxième prisme ou les prismes suivants selon des angles optimisés de manière similaire. Les prismes sont souvent fabriqués à partir de types de verre à indice de réfraction élevé et à forte dispersion, comme le verre flint, afin de maximiser l'effet de courbure par étape. L'espacement et l'alignement sont essentiels : même de petits décalages dégradent la pureté spectrale et la résolution de la sortie.

Les trains de prismes se trouvent le plus souvent dans les spectroscopes et les spectrographes, où ils remplacent ou complètent les systèmes à prisme unique. Un train à trois prismes était standard dans de nombreux spectroscopes de laboratoire et astronomiques du milieu du 20e siècle. L'avantage par rapport à un seul grand prisme est qu'un train de prismes plus petits est plus facile à fabriquer avec une qualité optique élevée, peut être monté plus rigidement et permet un contrôle plus fin de la dispersion en ajustant l'orientation des prismes individuels. Un inconvénient est que chaque interface air-verre introduit une certaine perte par réflexion, ce qui réduit la transmission de la lumière ; les revêtements antireflet aident à atténuer cela.

Le terme « train » reflète sa structure mécanique : les prismes sont montés en séquence linéaire ou quasi linéaire, un peu comme des wagons sur une voie. Dans certaines conceptions, tous les prismes sont logés dans une seule unité rotative afin de pouvoir être ajustés ensemble pour balayer un spectre. Dans d'autres, ils sont fixes et la source lumineuse ou le détecteur est déplacé par rapport à eux. Les trains de prismes sont devenus moins dominants dans la spectroscopie moderne, remplacés par les réseaux de diffraction et les détecteurs à réseau électronique, mais restent utilisés en spectroscopie UV et visible à haute résolution où leurs propriétés achromatiques et leur faible lumière parasite sont appréciées.