МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ


МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

       
(от греч. monos — один, единый и chroma — цвет), электромагнитное излучение одной определённой и строго постоянной частоты. Происхождение термина «М. и.» связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей природе электромагнитные волны видимого диапазона, лежащие в интервале 0,4—0,7 мкм, не отличаются от эл.-магн. волн др. диапазонов (ИК, УФ, рентгеновского и т. д.), по отношению к к-рым также используют термин «монохроматический» (одноцветный), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают.
Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М. и. как гармонич. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. КОГЕРЕНТНОСТЬ), параметры к-рого неизменны в любой точке пр-ва и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М. и. явл. идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее , отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к М. и. (см. АТОМНЫЕ СПЕКТРЫ); каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние и с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения Еm и Еn, атом излучал бы М. и. частоты vmn= (Еm-En)/h. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время Dt (обычно 10-8 с — т. н. время жизни на энергетич. уровне), и согласно неопределённостей соотношению для энергии и времени жизни квант. состояния (DE•Dt?h) энергия, напр. состояния га, может иметь любое значение между Еm+DE и Еm-DЕ. Поэтому излучение каждой линии спектра соответствует интервалу частот Dvmn=DE/h=1/Dt (подробнее (см. ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ)).
Т. к. идеальным М. и. не может быть по самой своей природе, то обычно монохроматическим считается излучение с узким спектр. интервалом, к-рый можно приближённо характеризовать одной частотой (или длиной волны).
Приборы, с помощью к-рых из реального излучения выделяют узкие спектр. интервалы, наз. монохроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения нек-рых типов лазеров (ширина спектр. интервала излучения достигает величины 10-6 ?, что значительно уже, чем ширина линий ат. спектров).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

(от греч. monos - один и chroma, род. падеж chrOmatos - цвет) - эл.-магн. излучение одной определённой и строго постоянной частоты. Происхождение термина "М. и." связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей природе электромагнитные волны видимого диапазона, лежащие в интервале 0,4 - 0,7 мкм, не отличаются от эл.-магн. волн др. диапазонов (ИК-, УФ-, рентгеновского и т. д.), по отношению к к-рым также используют термин "монохроматический" (одноцветный), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают.

Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое M. и. как гармония, колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. Когерентность), параметры к-рого неизменны в любой точке пространства и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие M. и. является идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее отд. линиям спектров испускания свободных атомов (напр., атомов разреженного газа), очень близко к M. и. (см. Атомные спектры); каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние n с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксиров. значения 3042-21.jpg и 3042-22.jpg, атом излучал бы M. и. частоты v тп =(3042-23.jpg )/h. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время Dt (обычно 10-8 с - т. н.

время жизни на энергетич. уровне), и, согласно неопределённостей соотношению для энергии и времени жизни квантового состояния (D3042-24.jpg·Dt >= h), энергия, напр., состояния т может иметь любое значение между 3042-25.jpg + + D3042-26.jpg и 3042-27.jpg . Поэтому излучение каждой линии спектра соответствует интервалу частот Dvmn = D3042-28.jpg/h= =1/Dt (подробнее см. в ст. Ширина спектральной линии).

T. к. идеальным M. и. не может быть по самой своей природе, то обычно монохроматическим считается излучение с узким спектральным интервалом, к-рый можно приближённо характеризовать одной частотой (или длиной волны).

Приборы, с помощью к-рых из реального излучения выделяют узкие спектральные интервалы, наз. моно- хроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения нек-рых типов лазеров (ширина спектрального интервала излучения достигает величины 10-7 нм, что значительно уже, чем ширина линий атомных спектров).

Лит.: Боpн M., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., M., 1973; Калитеевский H. И., Волновая оптика, 2 изд., M., 1978. Л. H. Канарский.

MOHOXPOMATOP - спектральный оптич. прибор для выделения узких участков спектра оптич. излучения. M. состоит (рис. 1) из входной щели 1, освещаемой источником излучения, коллиматора 2, диспергирующего элемента 3, фокусирующего объектива 4 и выходной щели 5. Диспергирующий элемент пространственно разделяет лучи разных длин волн l, направляя их под разными углами f, и в фокальной плоскости объектива 4 образуется спектр - совокупность изображений входной щели в лучах всех длин волн, испускаемых источником. Нужный участок спектра совмещают с выходной щелью поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели 5, изменяют спектральную ширину dl выделенного участка.

Рис. 1. Общая схема монохроматора: 1- входная щель, освещаемая источником излучения; 2 - входной коллиматор; 3 - испергирующий элемент; 4 - фокусирующий объектив выходного коллиматора; 5 - выходная щель.

3042-29.jpg

Диспергирующими элементами M. служат дисперсионные призмы и дифракц. решётки. Их угл. дисперсия D =Df/Dl вместе с фокусным расстоянием f объектива 4 определяют линейную дисперсию Dl/Df = Df(Df - угл. разность направлений лучей, длины волн к-рых отличаются на Dl; Dl - расстояние в плоскости выходной щели, разделяющее эти лучи). Призмы дешевле решёток в изготовлении и обладают большой дисперсией в УФ-области. Однако их дисперсия существенно уменьшается с ростом l и для разных областей спектра нужны призмы из разных материалов. Решётки свободны от этих недостатков, имеют постоянную высокую дисперсию во всём оптич. диапазоне и при заданном пределе разрешения позволяют построить M. с существенно большим выходящим световым потоком, чем призменный M.

Осн. характеристиками M., определяющими выбор параметров его оптич. системы, являются: лучистый поток Ф'l, проходящий через выходную щель; предел разрешения dl*, т. е. наим. разность длин волн, ещё различимая в выходном излучении M., либо его разрешающая способность r, определяемая, как и для любого др. спектрального прибора, отношением l/dl*, а также относительное отверстие объектива коллиматора А0. Разрешающая способность r, ширина выделяемого спектрального интервала dl и спектральное распределение энергии излучения, прошедшего через выходную щель, определяются аппаратной функциейM., к-рую можно представить как распределение потока лучистой энергии по ширине изображения входной щели (в плоскости выходной щели), если та освещается монохроматическим излучением.

Световой поток, выходящий из M., F'l = т lFl = тl ВlSWdl, где т l - коэф. пропускания M.; Fl - световой поток, попадающий в M.; В l - спектральная яркость входной щели; S - площадь выходной щели; W - телесный угол лучей фокусирующего объектива, сходящихся на выходной щели. Произведение SW.= S0W0. (индексы 0 относятся к входной щели) при прохождении светового потока через прибор остаётся постоянным (если световые пучки не срезаются к.-л. диафрагмами) и наз. геом. фактором прибора. T. к. W = pd2/4f2 = pA2/4, где f, d и А - фокусное расстояние, диаметр и действующее относительное отверстие фокусирующего объектива, a S= hb (h - высота, b - ширина выходной щели), то 3043-1.jpg При определении оптим. условий работы M. существен характер спектра источника света - линейчатый или сплошной, - к-рым освещается входная щель. В первом случае выходящий поток пропорционален ширине выходной щели, во втором случае - квадрату ширины щели b2, а также квадрату пропускаемого спектрального диапазона (dl)2; при заданном dl выходящий поток пропорционален линейной дисперсии M.

Объективы M. (коллиматорный и фокусирующий) могут быть линзовыми или зеркальными. Зеркальные объективы пригодны в более широком спектральном диапазоне, чем линзовые, и, в отличие от последних, не требуют перефокусировки при переходе от одного выделяемого участка спектра к другому, что особенно удобно для ИК- и УФ-областей спектра.

3043-2.jpg

Рис. 2. Автоколлимационная схема: 1- зеркало, вра щением которого осуществляется сканирование спектра.

3043-3.jpg

Рис. 3. z-образная симметричная схема: 1- дифракционная решётка; 2 - сферическое зеркало.

Из большого кол-ва существующих оптич. схем M. можно выделить, помимо традиционных (рис. 1), автоколлимационные (рис. 2), z -образные (рис. 3), схемы с расположением щелей одна над другой либо просто с одной щелью, у к-рой верх. часть служит входной, а нижняя - выходной щелью, и пр. В тех случаях, когда особенно важно избежать попадания в выходную щель M. рассеянного света с длинами волн, далёкими от выделяемого участка спектра (напр., в спектрофото-метрии), применяют т. н. двойные M., представляющие собой два M., расположенных так, что свет, выходящий из первого M., попадает во второй и выходная щель первого служит входной щелью второго (рис. 4). В зависимости от взаимного расположения диспергирующих элементов в каждом из этих M. различают двойные M. со сложением и с вычитанием дисперсий. Приборы со сложением дисперсий позволяют не только во много раз снизить уровень рассеянного света на выходе, но и увеличить разрешающую способность M., а при заданном разрешении - повысить выходящий световой поток (т. е. расширить щели). Двойные M. с вычитанием дисперсий позволяют снизить уровень рассеянного света без увеличения разрешающей способности. В них на выходную щель приходит свет такого же спектрального состава, с каким он вышел из ср. щели. Такие M. менее светосильны, чем M. со сложением дисперсий, однако они позволяют проводить сканирование спектра перемещением ср. щели в плоскости дисперсии прибора, что очень удобно конструктивно для спектрофотометров, особенно скоростных. В ряде случаев, когда необходимо одновременное выделение неск. недалёких узких спектральных интервалов, применяют простые M. с несколькими выходными щелями, т. н. полихроматоры.

3043-4.jpg

Рис. 4. Двойной монохроматор: 1 - средняя щель; 2 и 3 - дифракционные решётки, вращающиеся на общем основании; 4-9 - зеркала.


Лит.: Лабораторные оптические приборы, под ред. Л. А. Новицкого, 2 изд., M., 1979; Тарасов К. И., Спектральные приборы, 2 изд., Л., 1977; Пейсахсон И. В., Оптика спектральных приборов, 2 изд., Л., 1975. А. П. Гагарин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ" в других словарях:

  • МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — (от греческого monos один, единый и chroma цвет), электромагнитное излучение одной определенной и строго постоянной частоты (длины волны). Происхождение термина монохроматическое излучение связано с тем, что различие в частоте (длине) световых… …   Современная энциклопедия

  • Монохроматическое излучение — (от греческого monos один, единый и chroma цвет), электромагнитное излучение одной определенной и строго постоянной частоты (длины волны). Происхождение термина “монохроматическое излучение” связано с тем, что различие в частоте (длине) световых… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • монохроматическое излучение — Излучение, имеющее достаточно узкий спектральный интервал длин волн и принимаемое как имеющее одну длину волны. моноэнергетическое излучение ; однородное излучение; отрасл. монохроматическое излучение; гомогенное излучение Ионизирующее излучение …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Монохроматическое излучение — излучение, имеющее только одну длину (частоту), напр., лазерное. Для природных М. и. характерен узкий интервал частот, но не отдельная частота …   Реклама и полиграфия

  • Монохроматическое излучение — Электромагнитное излучение Синхротронное Циклотронное Тормозное Тепловое Монохроматическое Черенковское Переходное Радиоизлучение Микроволновое Терагерце …   Википедия

  • МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — [от моно... и греч. chroma (chromatos) цвет] электромагнитное излучение одной определ. частоты v. Строго М. и. не существует, т. к. всякое реальное излучение ограничено во времени и охватывает нек рый интервал частот дельта v. Если дельта v/v… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • монохроматическое излучение — 3.25 монохроматическое излучение (monochromatic radiation): Излучение, характеризуемое одной длиной волны, как излучение линии в газоразрядной лампе низкого давления. На практике излучения очень маленького интервала длин волн, приписываемого… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • монохроматическое излучение — monochromatinė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. monochromatic radiation; monochromatic rays; monofrequency radiation vok. monochromatische Strahlen, m; monochromatische Strahlung, f rus. монохроматические лучи, m;… …   Fizikos terminų žodynas

  • монохроматическое излучение — monochromatinė spinduliuotė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Tam tikro bangos ilgio (dažnio) elektromagnetinės bangos. atitikmenys: angl. monochromatic radiation vok. monochromatische Strahlung, f rus. монохроматическое излучение, n pranc …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • монохроматическое излучение — [monochromatic radiation] электромагнитное излучение одной определенной длины волны; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение …   Энциклопедический словарь по металлургии


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.