Спектральные дифракционные решетки

Спектральные дифракционные решетки. Дифракционные отражательные решетки используются в качестве диспергирующих элементов в спектральных системах с 80-х годов прошлого столетия. [c.433]

Обычно спектральные дифракционные решетки работают в небольших порядках спектра, но имеют большое общее число штрихов N. Вследствие этого их разрешающая способность определяется большим числом (безразмерная величина). Например, если как прежде jV = 60 000, то для т = 2 7 т = 120 000. [c.436]

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ [c.294]

Подставляя /г 1 см, и 1,5 и - = 5000 А, получим т = 10 . Забегая вперед, отметим достоинства эшелона Майкельсона. При ознакомлении со спектральными характеристиками оптических приборов Г гл. Vn мы увидим, что разрешающая сила дифракционной решетки равна [c.153]

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА КАК ПРИБОР ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СВЕТА [c.154]

В экспериментах по получению спектров обычно используют призму или дифракционную решетку. Хорошо известно, что, создав примерно 150 лет назад первые дифракционные решетки, Фраунгофер сразу же применил их для изучения спектров различных источников света в частности, он заметил линии поглощения в сплошном спектре Солнца линии Фраунгофера). Еще раньше был осуществлен классический опыт Ньютона, впервые разложившего призмой солнечный луч. И по сей день призмы и дифракционные решетки играют основную роль при создании спектральных приборов. Эти диспергирующие элементы обеспечивают разложение излучения по длинам волн. [c.67]

При сравнении различных диспергирующих элементов следует учитывать, что призма в отличие от дифракционной решетки дает всего один спектр, поэтому не требуется отделения спектров высших порядков. Это облегчает эксперимент и в некоторых случаях позволяет более эффективно исследовать малые световые потоки. Однако здесь возникает весьма сложный вопрос о светосиле спектральных приборов. Ее оценки требуют дополнительного исследования и обоснования. Эту важную характеристику спектрального прибора мы рассмотрим весьма кратко. [c.325]

Майкельсон применил интерферометрическое наблюдение для оценки малых угловых расстояний между двойными звездами, а также для оценки углового диаметра звезд. Метод Майкельсона, равно как и применение его к определению размеров субмикроскопических частичек, будет изложен ниже (см. 45). Наконец, понятно, что интерференционные методы, позволяющие с огромной точностью определять длину волны, могут служить для самых тонких спектроскопических исследований (тонкая структура спектральных линий, исследование формы и ширины спектральных линий, ничтожные изменения в строении спектральных линий). Интерференционные спектроскопы, их достоинства и недостатки будут обсуждены вместе с другими спектральными приборами (дифракционная решетка, призма) в 50. [c.149]

Рассмотрение действия дифракционной решетки показывает, что при большом числе щелей свет, прошедший через решетку, собирается в отдельных, резко очерченных участках экрана. Положение максимумов на этих участках, определяемое формулой d sin ф = = тк, зависит от длины волны Я. Другими словами, дифракционная решетка представляет собой спектральный прибор. [c.203]

Сверх того, указанные нарушения влекут за собой появление добавочных максимумов, обычно не сильных (так называемых духов ). Появление духов нередко приводит к ошибкам при анализе спектра дифракционной решеткой, ибо максимум, соответствующий духу , можно принять за присутствие какой-то добавочной спектральной линии, в анализируемом спектре в действительности не имеющейся. [c.204]

Распределение энергии по спектрам разных порядков, приводимое в 46, показывает, что значительная часть энергии сосредоточена в спектре нулевого порядка по мере перехода к высшим порядкам энергия быстро убывает. Спектральные приборы, снабженные такими дифракционными решетками были бы мало светосильны. Важным практическим усовершенствованием решеток явилось указанное Рэлеем и осуществленное Вудом изменение распределения по спектрам, основанное на введении дополнительной разности хода в пределах каждого штриха решетки. С этой целью решетку гравируют так, что каждая борозда имеет определенный профиль, [c.206]

Критерий Рэлея в указанной форме неприменим к интерференционным спектральным аппаратам, в которых, как мы видели, переход от максимума к минимуму имеет иную угловую зависимость, нежели в дифракционной решетке ). Поэтому удобнее придать критерию Рэлея несколько иной вид. Если две смежные спектральные линии имеют одинаковую интенсивность и форму, то критерий Рэлея означает, что минимум между линиями составляет около 80% от соседних максимумов. Такой контраст устанавливается вполне уверенно как при визуальных, так и при объективных (фотографических н электрических) методах регистрации. Исходя из этого, нередко предел разрешения определяют требованием, чтобы глубина седловины на интегральной кривой интенсивности двух близких и одинаково интенсивных линий составляла не менее 20% высоты соседних максимумов. [c.214]

Мерой разрешающей способности спектрального аппарата принято считать отношение длины волны X, около которой выполняется измерение, к указанному минимальному интервалу бХ, т. е. е- / = Х/бХ. Для определения составим (например, для дифракционной решетки) условия, дающие положения максимумов т-го порядка для волн и [c.214]

Формула (50.4) показывает, что разрешающая способность спектрального аппарата равна произведению порядка спектра т на число световых пучков, интерферирующих в приборе. Число это для дифракционной решетки равно числу штрихов для пластинки Люм-мера—Герке или Фабри—Перо можно условно считать число N равным числу отраженных световых пучков значительной интенсивности (число эффективных лучей), которое тем больше, чем больше коэффициент отражения Я (см. 30). Для интерферометра Майкельсона Л/ = 2 для эшелона Майкельсона N равно числу пластин и т. д. [c.216]

Для дифракционной решетки обычно наблюдают спектры второго или третьего порядков, т. е. т = 2 или 3. В соответствии с этим дисперсионная область ДА, = Х/2 или А./3 очень велика. В этом — огромное преимущество дифракционной решетки, которая позволяет анализировать даже белый свет, т. е. очень обширный спектральный интервал (в тысячи ангстремов), тогда как пластинка Люммера—Герке, например, не дает уже отчетливых максимумов, если падающий на нее свет представляет спектральный интервал, превышающий один ангстрем. Поэтому интерференционные спектроскопы пригодны только для анализа очень однородного света, например для спектральных линий, испускаемых разреженными газами. Они оказывают неоценимые услуги при анализе таких линий, позволяя устанавливать наличие нескольких компонент в этой линии (тонкая структура), оценивать ширину линии, наличие изменений (расщеплений) под действием внешних причин (например, эффект Зеемана) и т. д. [c.218]

Дифракционная решетка или другой спектральный аппарат является прибором, решающим по отношению к импульсу физическим путем ту самую задачу разложения его на синусоидальные компоненты, которую можно выполнить чисто математическим путем, если известно математическое выражение формы исходного импульса. [c.220]

Объемная дифракционная решетка, образованная несколькими десятками слоев почернений, обладает сравнительно небольшой спектральной разрешающей силой. Поэтому каждое из составных изображений отнюдь не столь монохроматично , как лазерное излучение, примененное на первом этапе голографирования. Это [c.265]

Следует подчеркнуть, что указанное преобразование зарегистрированных сведений осуществляется чрезвычайно быстро. Минимальное время,необходимое для восстановления изображения, можно оценить с помощью следующих рассуждений. Пусть просвечивающая волна представляет собой световой импульс с длительностью т. Импульс ограниченной длительности можно рассматривать как набор монохроматических волн, причем спектральная ширина импульса бv, согласно изложенному в 21, связана с т универсальным соотношением бvт = 1. Голограмма, будучи, по существу, дифракционной решеткой, произведет спектральное разложение импульса, и изображение каждой точки предмета будет соответствующим образом расширено. Для того чтобы такое уширение практически не было заметным, спектральная ширина импульса должна быть меньше интервала частот, разрешаемого голограммой-решеткой (см. 50). На основе высказанных соображений легко показать, что длительность импульса должна удовлетворять условию [c.268]

Несколько особое место среди оптических инструментов занимают спектральные аппараты, предназначенные не для получения изображения светящегося объекта, а для исследования спектрального состава посылаемого им света. В соответствии с этим существенную часть спектрального аппарата составляет приспособление для разложения света по длинам волн. Такую роль исполняет призма, выполненная из материала со значительней дисперсией, дифракционная решетка или какой-либо интерференционный прибор. Последние служат для детального анализа света, довольно близкого к монохроматическому, ибо дисперсионная область этих приборов весьма ограничена. Поэтому их нередко употребляют в соединении с призматическим или дифракционными спектральными аппаратами, которые являются наиболее распространенными инструментами этого рода. [c.337]

Спектральная ширина излучения жидкостных лазеров составляет 4—30 нм. Ее можно сделать значительно уже, если внутрь резонатора поместить какой-либо дисперсионный элемент, т. е. создать селективный резонатор. Такого рода резонаторы могут быть различных типов. Можно, например, поместить внутрь резонатора (между активным слоем и одним из зеркал) обычную призму или интерферометр. Часто заменяют одно из зеркал отражательной дифракционной решеткой. При наличии в резонаторе селективных элементов вдоль оси лазера может распространяться излучение лишь некоторых длин волн. Излучение других волн, отражаясь от решетки или проходя через призму, отклоняется от оси и выходит за пределы резонатора. [c.294]

Поскольку полоса энергетических уровней широкая, спектральная линия излучения лазера имеет большую ширину (около 0,4 мкм). Это позволяет при помощи частотно-селективного элемента осуществлять плавную перестройку частоты лазера в широком диапазоне. Таким элементом может являться отражательная дифракционная решетка, используемая вместо глухого зеркала. Длина волны излучения такого типа лазера зависит от концентрации раствора, что позволяет осуществлять также перестройку генерации. [c.65]

Спектральным анализом света называется разложение его на монохроматические составляющие. Прибор, осуществляющий этот процесс, состоит из анализатора, производящего пространственное разделение монохроматических компонент сложной волны, и детектора, фиксирующего их интенсивность. Анализаторами могут служить призмы, дифракционные решетки и т. п., детекторами — глаз, фотопластинка и т. п. [c.225]

Отражательные дифракционные решетки широко используются для получения спектров и спектральных изображений в рентгеновском диапазоне и являются основным средством исследования в таких областях науки, как физика твердого тела, физика горячей плазмы, космическая астрофизика и др. Известно, что в более длинноволновых диапазонах спектра (инфракрасном, видимом и ближнем ультрафиолетовом) высокого качества спектров можно достигнуть с помощью обычной сферической решетки, работающей вблизи нормального падения. В рентгеновской области спектра достаточно высокие дисперсия и эффективность отражения могут быть получены только при скользящем падении однако в этом случае обычная сферическая решетка с регулярными штрихами работает с большими аберрациями, которые ограничивают максимальное разрешение и светосилу прибора. [c.249]

Аберрации сферической дифракционной решетки о регулярными прямолинейными штрихами являются фактором, ограничивающим ее светосилу и спектральное разрешение. Наибольшие разрешение и светосила могут быть получены в случае, когда основные аберрации исправлены и решетка дает стигматическое изображение. [c.260]

Используемые в настоящее время рентгеновские спектральные приборы с дифракционными решетками можно классифицировать следующим образом [c.282]

На практике обычно пользуются отражательными эшелонами, предложенными в 1933 г. Вильямсом (рнс. 6.33) и называемыми обыч1ю эшелонами Майкельсона — Вильямса. Эшелон Майкельсона — Вильямса состоит из ряда пластин из плавленого кварца. Специальная обработка пластин позволяет добиться оптического контакта. В результате все устройство как бы вырезано из одного куска плавленого кварца. Спектральные характеристики, в том числе и разрешающая способность эшелона Майкельсона — Вильямса, выше разрешающей способности эи1елоиа Майкельсона. Отражательный эшелон ввиду большой трудности его изготовления почти не применяется в видимой области спектра. Он обычно используется в миллиметровой, микроволновой и инфракрасных областях спектра. В этих областях не требуется столь высокой точности изготовления пластин. В принципе эшелон Майкельсона — В1 пзямса можно было бы использовать также в ультрафиолетовой области. Однако это связано с очень высокой, практически неосуществимой точностью изготовления. В ультрафиолетовой и длинноволновой рентгеновской областях применяются вогнутые дифракционные решетки. Связано это еще и с тем, что вогнутые решетки, как известно, одновременно выполняют роль [c.153]

Дифракционная р< шетка. Дифракция света используется в спектральных приборах. Одним из основных элементов во многих спектральных приборах ягзляется дифракционная решетка. Обычно применяются отрамгательные решетки, но мы рассмотрим принцип действия решетки, представ-ЛЯ101Ц0Й собой прозрачную пластинку- с нанесенной на нее системой параллельных непрозрачных полос, расположенных на [c.267]

Можно изготовить такую решетку с профилированным штрихом, которая обеспечит зпачител1.ную интенсивность в 20-м или 30-м порядке, но тогда придется соответственно уменьшить число штрихов на единицу длины. Гак работают дифракционные решетки в инфракрасной области спектра эшелетт). Е1 последние годы созданы аналогичные решетки для видимой и ультрафиолетовой областей (эшель), которые с успехом используют в оригинальных спектральных приборах. [c.322]

У призмы разрешающая сила обычно значительно меньше, чем у дифракционной решетки, но она вполне достаточна для решения многих физических и технических задач. Поэтому нельзя считать, что призменные спектрографы и монохроматоры утратили С1юе значение, хотя в спектральном приборостроении бесспорно прогрессивна тенденция все более широкого использования дифракционных решеток. [c.325]

В настоящей главе рассмотрено действие некоторых спектральных аппаратов (дифракционная решетка, эшелон Майкельсона), позволяющих определять с очень большой точностью длины волн или разницу в длинах волн двух близких спектральных линий. Аналогичную задачу можно решить и при помощи интерференционных спе.ктроскопов (пластинка Лю.ммера—Герке, интерферометр Майкельсона, интерферометр или эталон Фабри—Перо), описанных в гл. VII. [c.211]

Наилучшие результаты получаются по методу скрещения спектральных аппаратов, причем одним из них служит, например, интерферометр Жамена, а вторым — обычный спектрограф с призмой или дифракционной решеткой, обладающей большой дисперсией (Вуд, Д. С. Рождественский). Их надо расположить таким [c.544]

Предлагаемая читателю книга посвящена группе элементов, значительно менее известных широкому кругу оптиков, чем асферические поверхности,— дифракционным оптическим элементам (ДОЭ), которые преобразуют падающий на них волновой фронт (в частности, формируют изображение) за счет дифракции света на их структуре. Можно выделить три основные вида ДОЭ светоделительные (дифракционные решетки), фокусирующие (дифракционные линзы) и корректирующие (дифрак ционные асферики) элементы. К первому виду относятся, например, спектральные решетки [35] или решетки е порядками одинаковой интенсивности [25, 49], которые не меняют кривизну [c.5]

В табл. 5.1 приведены данные о некоторых из запущенных на орбиту или разрабатываемых в настоящее время зеркальных рентгеновских телескопах высокого разрешения. Первые два телескопа, предназначенные для исследования рентгеновского излучения Солнца, были установлены в 1973 г. на американской орбитальной станции Скайлэб (эксперименты 5-054 и 5-056). Зеркальная система телескопа 5-054 состояла из двух совмещенных пар металлических зеркал параболоид—гиперболоид , изготовленных методом прямой полировки [71]. Объектив телескопа 5-056 был изготовлен из плавленого кварца [77]. Регистрация изображений Солнца в обоих телескопах проводилась на фотопленку. Спектральный диапазон определялся коэффициентами отражения зеркал и фильтрами. В телескопе 5-054 с помощью объективной дифракционной решетки регистрировались также изображения Солнца в различных спектральных линиях. В экспериментах на станции Скайлэб было получено несколько десятков тысяч рентгеновских снимков Солнца в различных стадиях его активности, которые дали огромный материал для исследования происходящих на Солнце физических процессов. [c.196]

Достигнутые в последние годы успехи в изготовлении нарезных и голографических решеток на подложках асферической формы, с переменным шагом и кривизной штрихов позволили существенно улучшить параметры спектральных приборов за счет коррекции аберраций как в классической роуландовской так и в нетрадиционных схемах их установки. В настоящее время можно рассчитать и изготовить высокоэффективные дифракционные решетки рентгеновского диапазона, оптимизированные в заданном диапазоне длин волн для данной геометрии установки и способные давать стигматическое изображение с высокими спектральным и пространственным разрешениями, не уступающими разрешению решеток в видимой области спектра. [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...