Призмы и дифракционные решетки

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]

В качестве примера рассмотрим изображенные на рис. 4.9 схемы спектрально-селективных резонаторов с призмами и дифракционными решетками. Оговорим сразу одно обстоятельство, касающееся последних. Как известно, при прохождении сквозь решетку или отражении от нее плоская волна разбивается на несколько плоских же волн, которые следуют в существенно различающихся направлениях и соответствуют разным порядкам дифракции (см. также начало 2.4). Изготавливая решетку, обычно принимают меры к тому, чтобы основная доля мощности приходилась на одну из дифрагированных волн, которая и используется в цепи обратной связи генератора. Только эти волны изображены на рисунке и будут приниматься во внимание. [c.226]

Таким образом, для всех подобных схем оказывается возможным матричное описание. Однако нередко оно вовсе и необязательно. Дело в том, что те же призмы и дифракционные решетки размещают почти всегда в резонаторах, эквивалентных плоскому (именно такие и изображены на рис. 4.9) плоские резонаторы обладают более высокой, чем устойчивые, чувствительностью по отношению к малым разъюстировкам, что обеспечивает лучшую спектральную селективность. Анализировать же резонаторы, эквивалентные плоским, удобнее всего с помощью изложенного в предыдущем параграфе метода эффективной длины. [c.227]

Элементарная теория спектральных приборов связана с теорией призмы и дифракционной решетки как диспергирующих систем, от которых зависят основные параметры спектральных устройств — их линейная дисперсия и разрешающая способность. Для призмы последние легко определяются, когда она установлена в параллельных пучках вблизи угла наименьшего отклонения. [c.69]

Прежде чем рассмотреть основы работы классических диспергирующих элементов, таких, как призма и дифракционная решетка, приведем общую принципиальную схему спектральной системы, в которой входным отверстием является щель (рис. 7.1.1). [c.421]

Спектроскопами высокой разрешающей силы называют приборы, разрешающая способность которых значительно превосходит разрешающую способность спектральных приборов с призмами и дифракционными решетками. Наиболее важными областями применения данных спектроскопов являются исследование изотопических [c.447]

ПРИЗМЫ и ДИФРАКЦИОННЫЕ РЕШЕТКИ [c.54]

В природе нам не известны генераторы эталонных поперечных мод, подобные генераторам монохроматического излучения. Отсутствуют также оптические элементы, подобные призмам и дифракционным решеткам, но предназначенные для проведения поперечно-модового анализа. Таким образом, компьютерная оптика восполняет существенный пробел путем создания искусственных эталонов физических величин по их математическим моделям. Вполне возможно, что в дальнейшем будут открыты новые физические явления и созданы соответствующие приборы без применения компьютеров. Однако, это уже ни в коей мере не повлияет на оценку роли компьютерной оптики в задаче анализа и формирования поперечно-модового состава излучения. [c.204]

Растровые измерительные преобразователи (рис. 11.3, г) применяют в координатно-измерительных и универсальных приборах с цифровым отсчетом. Лучи от источника света / проходят конденсор 2, призму-клин 12, прозрачную клиновидную дифракционную решетку 11 и попадают на поверхность дифракционной решетки 7. Дифракционная решетка 7 связана с измерительным штоком или органом, задающим измерительное перемещение. Отражаясь от зеркальной поверхности дифракционной решетки 7, лучи света проходят решетку И, клин 12, с обратной стороны которого укреплены четыре линзы 13, направляющие лучи света на две пары фотоприемников 5 через разделительную зеркальную поверхность призмы 14. Дифракционная решетка развернута относительно решетки 11 на расчетный угол [15]. При перемещении решетки 7 возникают муаровые полосы, частота следования которых воспринимается фотоприемниками 5 и передается на исполнительный орган прибора. [c.307]

Фактическое разрешение R призменного или дифракционного спектрометра представляет собой довольно сложную функцию ширины щели и размера призмы или дифракционной решетки [c.428]

Призму или дифракционную решетку медленно поворачивают, а поток, проходяш,ий через выходную щель, регистрируют на ленте самописца. [c.430]

Рис. 16. Сравнение шкал спектрографа с призмами (а) и дифракционной решеткой (б) для нормального спектра (оба спектра одинаковой

Рис. 65. Сравнение шкал спектрографа с призмой (а) и дифракционной решеткой (б) для нормального спектра. Оба спектра выбраны одинаковой длины.

Для селекции спектра используются различные дисперсионные элементы [77]. Наиболее хороню изученными и достаточно широко применяемыми являются дисперсионные резонаторы, в которых используются призмы или дифракционные решетки с зависящим от частоты углом прело.мления или отражения. В результате для излучения с шириной спектра Av полный угол отклонения равен [c.231]

В качестве светоделителей углового действия в интерферометрах сдвига применяют двоякопреломляющие призмы типа Волластона, зеркальные устройства по схеме, близкой к интерферометру Цендера—Маха, и дифракционные решетки. [c.171]

Спектрометры. Эти приборы используются для измерения длины волны спектров испускания и поглощения. Они состоят по существу из регулируемого щелевого коллиматора (через который проходит анализируемый луч света), одной или нескольких регулируемых призм, телескопа и призменного стола. Некоторые спектрометры (особенно используемые для инфракрасных или ультрафиолетовых лучей) снабжены призмами или дифракционными решетками. [c.151]

При одинаковом раздражении трех нервных центров получается белый цвет. Однако, если белый цвет разложить на составляющие с помощью призмы или дифракционной решетки, то получается непрерывный спектр видимых глазом излучений и соответствующих им цветов. [c.174]

Имеются два типа приборов с частотным разделением и без него. Приборы первого типа имеют устройство для выбора длин волн — призму или дифракционную решетку для частотного разложения излучения. Приборы этого типа аналогичны спектрофотометрам ультрафиолетового и видимого спектра с двойным лучом, как на Рис. 11.86. В приборах без разложения частот для выделения узкой полосы длин волн обычно используются фильтры, что необходимо для исследования узкой конкретной области волн без сканирования всего спектра поглоше-ния. На Рис. 11.9 показана блок-схема устройства таких приборов. Излучение от источника расщепляется на две части, одна проходит через исследуемый образец, другая — через сравнительный эталонный образец. Два луча затем комбинируются при помощи прерывателя так, что на выходе происходит чередование сигналов от образца и эталона. После этого сигнал пропускается через фильтр, чтобы выделить диапазон длин волн, который будет фиксироваться детектором, информация с которого поступает на устройство отображения. Такие приборы используются для серийных исследований известных веществ. [c.178]

Мы видим, что разрешающая сила призмы зависит от размера ее основания Ь и дисперсии вещества, из которого она сделана. В спектроскопической практике иногда используют уникальные установки, содержащие несколько очень больших призм, изготовленных из специально подобранных сортов стекла. Разрешающая сила таких устройств близка к разрешающей силе спектрографа с дифракционной решеткой стандартной величины. [c.325]

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]

Первой пз них соответствуют все классические приборы — монохроматоры и спектропрафы с призмам и дифракционными решетками, приборы высокой разрешающей силы с интерферометрами, а также сисам. Достоинством этой схемы является то, что спектр исследуемого процесса получается на его выходе непосредственно. [c.7]

Сугдествует много очень хороших конструкцитт монохроматоров с призмами и дифракционными решетками, где в качестве коллиматорных объективов используются как преломляющая, так и отражающая оптика. [c.123]

Современные инфракрасные спектрофотометры характеризуются целым рядом взаимосвязанных параметров изменение одного из них оказывает влияние на большинство других. Влияние растворителя и агрегатного состояния образца на спектр, призмы и дифракционные решетки рассматриваются в последующих разделах о зависимости разрешения от ширины щели уже упоминалось несколько выше. Для обычных лабораторных анализов химик-органик может использовать или простой недорогой прибор, в котором уже при изготовлении выбран ряд ком-прохмиссных параметров, позволяющих получить приемлемый по качеству спектр, или какой-то прецизионный спектрофотометр. В последнем случае из всех переменных, поддающихся контролю, экспериментатор будет чаще всего менять скорость записи спектра. Для всякого самописца характерен определенный промежуток времени, необходимый для полной регистрации поступающего с приемника сигнала. Время, требующееся для пробега пера от О до 100% пропускания, варьируется, но даже в самом лучшем случае оно редко бывает менее 2 сек. Таким [c.31]

Действие таких диспергирующих элементов, как призма и дифракционная решетка, также основано на явлении интерференции, однако порядки интерференции здесь невысокие. Например, в призме дисперсия света проявляется в результате того, что свет различных длин волн имеет различные скорости распространения в материале призмы и интерференция получается только в направлениях, определяемых элементарными законами призмы это явление интерференции нулевого порядка. В дифракционных решетках дисперсия света имеет место в таких направлениях, которым соответствуют порядки интерференции, отличные от нуля. Обычно рабочие порядки спектра достигают нескольких единиц или, как исключение, нескольких сотен в случае решетки типа эшеле. [c.417]

И М. для ультрафиолетовой области спектра применяют призмы из флюорита (СаРд), фтористого лития (1лГ) (об. гасть С1гектра от 11()0—1200 А до 2000 А) и кристаллич. кварца (2000—4000 А), а также плоские и вогнутые дифракционные решетки. В М. для видимой области спектра очень часто применяют стоклянныопризм1а Аббе (ом. Дисперсионные приамы), напр, в монохроматоре УМ-2. О призмах и дифракционных решетках для инфракрасной областц см. [c.327]

Для изоляции узких спектральных участков И. л. применяются следующие методы 1) Разложение в спектр призмами и дифракционными решетками., 2) Метод остаточных лучей, в основе к-рого лежит факт избирательного отражения для лучей, очень сильно поглощающихся в данном веществе (псевдоме-таллич. отражение). Если сложный пучок И. л. отражается, напр, от кристалла KJ, то преимущественно отражаются лучи с Я = = 96,5 ц. Повторяя такое отражение несколько раз, можно получить весьма однородные оста- [c.132]

Заканчивая этот краткий обзор различных электромагнитных волн, следует отметить разницу между физической оптикой, изучению которой посвящена эта книга, и физиологической оптикой, не рассматриваемой здесь. В некоторых случаях различие между ними очевидно если ввести в дугу соль натрия и разложить ее излучение в спектр призмой или дифракционной решеткой, то мы увидим на экране ярко-желтый дублет. То, что длины волн этих линий равны 5890—5896 А, нетрудно установить измерениями, целиком относящимися к методам физической оптики. Но вопрос о том, почему эти линии кажутся нам желтыми, нельзя решить в рамках этой науки, и он относится к физиологической оптике. Конечно, проведение столь четкой границы между ними дЕ1леко не всегда возможно, и иногда трудно решить, имеем ли мы, например, дело с истинной интерференционной картиной или с кажущимися глазу полосами, возникновение которых связано с явлением контраста, и т. д. Некоторые интересные данные по физиологической оптике содержатся в лекциях Р.Фейнмана, который счел возможным сочетать изложение этих вопросов с основами физической и геометрической оптики. [c.14]

Рис. 4.9. Спектрально селективные резонаторы с дисперсионной призмой а) и дифракционными решетками б - голографическая решетка, в - нарезная в автокол-лимационном режиме) 1 - активный элемент, 2 - плоское зеркало, 3 - дисперсионная призма, 4 - голограф№ еская решетка, 5 - нарезная решетка, 6 - телескоп

Фокусировать иа фотопластинку нлп выходную щель монохроматора параллельные пучкп монохроматического света, идущие от диспергирующего элемента (призмы или дифракционной решетки). [c.174]

Как изменяется дисперсия и разрешающая способность автоколлимациоипого инфракрасного спектрофотометра, если уменьшить диаметр светового пучка, проходящего через призму или дифракционную решетку [c.177]

Значительные успехи достигнуты в развитии и применении двух спектроскопических методов эмиссионного спектрального анализа и атомной абсорбционной спектрофотометрии [60 ]. В установках для эмиссионного спектрального анализа требуемая энергия возникает в процессе электрического возбуждения атомов, обычно проводимого с помощью дуги или искры. В результате таких разрядов анализируемый материал испаряется, происходит возбуждение атомов и генерируется светойое излучение, характеризующее эти атомы. Излучение затем разлагается призмой или дифракционной решеткой на отдельные спектральные линии, располагающиеся на приемной фотопластинке (фотопленке) в порядке следования длин волн в приборах с непосредственным отсчетом линии проектируются на фотокатоды установленных соответствующим образом фотоумножителей. Поскольку соотношение между концентрацией элемента в исследуемом материале и интенсивностью спектра его излучения неизвестно, это соотношение находят эмпирически сопоставлением с калибровочной кривой, получаемой аналогичным возбуждением стандартных образцов (эталонов) с известным химическим составом. Точность спектрального анализа всецело определяется исследуемым образцом, поэтому к нему предъявляют. определенные требования [75]. [c.86]

Для сочленения интерферометра следует установить в плоскость щели спектрографа коллективную линзу, которая проектирует нзображенне выходного коллиматора интерферометра в плоскость выходного коллиматора спектрографа и соответственно плоскость входного коллиматорного объектива интерферометра в плоскость входного коллиматорного объектива спектрографа. Такое сочленение, правда, не всегда возможно, так как обычно применяются приборы, которые специально для таких целей не рассчитывались. Поэтому сочетание апертурных диафрагм приборов может производиться в простейшем случае проектированием изображения пластин интерферометра (или кювет, которые будут ограничивать действующие пучки) приблизительно в область расположения призмы или дифракционной решетки спектрографа. Следует отметить, что оптические схемы других, как двух.лучевых, так и многолучевых, интерферометров и способы их сочленения со спектральными приборами ничем принципиально не отличаются от только что описанных, [c.177]

Целесообразность разложения сложной волны на сумму именно монохроматических составляющих обусловлена не только тем, что монохроматические волны — это наиболее простые волны и их свойства хорошо известны. Сложную функцию можно представить как сумму других функций самыми разнообразными способами. Возможно разложение не только по синусам и косинусам, но и по другим функциям. С математической точки зрения все такие разложения одинаково допустимы. Целесообразность разложения именно на монохроматические составляющие связана с физикой, с возможностью выделения в эксперименте отдельных монохро матических составляющих. В экспериментальной оптике спектральг ный прибор, например спектрограф с призмой или дифракционной решеткой, производит фактическое разложение сложного излучения на монохроматические составляющие и позволяет вести экспериментальный контроль монохроматичности, ибо синусоидальная волна дает в таком приборе резкую отдельную линию. Поэтому синусоидальные функции оказываются для таких устройств физически выделенными по сравнению с различными полными системами других функций. [c.45]

Приборы для измерения цвета называются колориметрами. Любой из колориметров работает в определенной трехмерной системе координат, в которой измеряемый цвет представляется как результат смешения трех основных для этой системы цветов. Колориметры делятся на визуальные (в них координаты цвета подбираются человеком) и фотоэлектрические. Последние разделяются на спектроколориметры в них излучение разлагается в спектр призмами или дифракционными решетками) и приборы с селективными приемниками, в которых используются светофильтры. Высокой точностью отличаются спектроколориметры и фотоэлектрические компараторы цвета. В компараторах измеряемый цвет сравнивается с цветом эталонного образца. [c.114]

В спектрофотометре свет обычно расщепляется в спектр с помощью призмы или дифракционной решетки, и каждая из полос соответствующих длин волн отбирается по очереди для измерений. Разработаны приборы, в которых узкие полосы отбираются путем интерференционных фильтров. Если необходимо изучать флуоресцентные материалы, образец должен освещаться полным спектром, а отраженный свет — разлагаться для анализа [13]. Спектральное разрешение прибора зависит от узости полос, применяемых для измерений. Для большинства работ с красками ширина полосы в 10 нм дает чаще всего достаточное разрешение. Теоретически спектрофотометр способен прямо сравнивать отраженный свет с падающи1М, но его обычно калибруют по матовому стеклянному стандарту, предварительно откалиброванному в международно зарегистрированной лаборатории. Должна быть сделана проверка оптического нуля путем измерений с черной ловушкой света, так как пыль и другие помехи могут привести к неправильным показаниям. [c.454]

В дальнейшем мы ознакомимся с различными приемами моно-хроматизации света (интерференционные фильтры, монохроматоры с дифракционной решеткой или призмой и т.д.). На данной стадии изложения важно отметить, что при оптических наблюдениях можно добиться необходимого эффекта не только ограничением интервала излучаемых частот, но и использованием селективного приемника излучения. Действительно, если применять источник света, излучающий весь набор частот, [c.212]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...