СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ

       
(дисперсионные призмы), одна из групп призм оптических; служат для пространств. разделения (разложения в спектр) излучений оптич. диапазона, различающихся длинами волн. Разделение излучений на монохроматич. составляющие С. п. явл. результатом зависимости угла отклонения б луча, прошедшего через призму (рис.) от показателя преломления n, различного для лучей разных длин волн l (см. ДИСПЕРСИЯ СВЕТА). Качество С. п. характеризуется угловой дисперсией Dd/Dl, к-рая зависит от материала призмы (величин n и Dn/Dl), преломляющего угла a и угла падения i1 (а следовательно, и от углов преломления i'1 и i'2 на первой и второй гранях призмы):
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ1
В зависимости от исследуемой области спектра применяются С. п. из разл. материалов: стекла (чаще всего из флинта) — для видимой области; крист. кварца, флюорита и др.— для УФ области; фтористого лития, хлористого магния и др.— для ИК области.
Наиболее употребительны след. С. п. (рис.):
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ2
1) простая трёхгранная призма с преломляющим углом a=60°,
2) Призма Корню, представляющая собой соединение на оптическом контакте двух прямоуг. призм с преломляющим углом a1=30°, вырезанных из лево- и правовращающего кварца (см. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ, ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА) так, что кристаллографич. оси параллельны основаниям призм. В призме Корню компенсируется двойное лучепреломление и вращение плоскости поляризации, что улучшает качество спектра. В автоколлимац. приборах (см. АВТОКОЛЛИМАЦИЯ) того же эффекта достигают, применяя одну половину призмы Корню, задняя поверхность к-рой покрыта отражающим слоем.
3) Призма Аббе, в к-рой разложение в спектр сопровождается отклонением пучка лучей на 90°. Призма включает две прямоуг. призмы с преломляющими углами a1=30°, приклеенные к граням равнобедренной (с a2=45°), прямоугольной отражательной призмы. Показатели преломления призмы одинаковы (n1-n2).
4) Призма Резерфорда — Броунинга из трёх склеенных призм, увеличивающая угловую дисперсию за счёт большого преломляющего угла (a2=100°); центр. призма изготовляется из стекла (флинт) с большим показателем преломления n2, две боковые призмы — из стекла (крон) с малым n1.
5) Призма прямого зрения (призма Амичи), состоящая из трёх или более склеенных прямоуг. призм. Боковые призмы изготовляются из крона, средняя — из флинта (n2>n1). Один из ср. лучей спектра проходит призму Амичи без отклонения; лучи с большей и меньшей длиной волны отклоняются в стороны от ср. луча.
К С. п. относится и призма Фери, при использовании к-рой наряду с разложением в спектр пучка лучей происходит его фокусировка. Это достигается благодаря тому, что рабочие грани призмы искривлены и одна из них явл. зеркалом, т. к. на ней нанесено металлич. покрытие.
При радиусе кривизны выходной поверхности R спектр располагается на окружности радиуса R/2.
До 70-х гг. 20 в. С. п. широко применялись в спектральных приборах, затем наметилась тенденция к их замене во многих случаях диспергирующими элементами др. типов.

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

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ
(дисперсионные призмы) - одна из групп призмоптических; служат для пространственного разделения (разложения в спектр)излучений оптич. диапазона на монохроматич. составляющие, различающиесядлинами волн. Разделение лучей на монохроматич. составляющие является результатомзависимости угла отклонения 8055-120.jpgлуча, прошедшего через призму (рис. 1), от показателя преломления материалапризмы п, различного для разных длин волн 8055-122.jpg (см. Дисперсия света). Качество призмы характеризуется угл. дисперсией.8055-123.jpg , к-раязависит от материала призмы (величин я и 8055-124.jpg),преломляющего угла 8055-125.jpgи угла падения i1 (а следовательно, и от углов преломления 8055-126.jpgна первой и второй гранях призмы):
8055-127.jpg

8055-121.jpg

Рис. 1. Ход лучей в простой трёхгранной призме.

Для изготовления призм используют материалы о большой дисперсией, прозрачныев исследуемой области спектра, с высокой оптич. однородностью и изотропностью. <В зависимости от исследуемой области спектра применяются С. п.: из стекла(чаще всего флинта) - для видимой области; кристаллич. кварца, флюоритаи др.- для УФ-области; фтористого лития, хлористого магния и др.- для ИК-области.

Существует неск. видов наиб. употребительных С. п.

1. Простая трёхгранная призма (рис. 1) используется как самостоят. диспергирующийэлемент в спектральных приборах, а также является осн. составной частьювсех более сложных призменных систем. В спектральном приборе призму устанавливаюттак, чтобы линия пересечения её преломляющих граней (преломляющее ребро)была параллельна входной щели. Двугранный угол 8055-128.jpg,образованный рабочими гранями призмы, наз. преломляющим углом.

Обычно он равен 60°. Угол отклонения луча после прохождения призмы:8056-1.jpg. Условие симметричного хода лучей через призму 8056-3.jpg8056-2.jpg.Угл. протяжённость участка спектра от коротковолновой 8056-4.jpgдо длинноволновой границы 8056-5.jpg:
8056-6.jpg

где ncp = (n1 + n2)/2.

При увеличении угла 8056-7.jpgи показателя преломления п угол отклонения луча 8056-8.jpgувеличивается до предельного значения, при к-ром наступает полное внутр. <отражение на второй грани призмы и луч из призмы не выходит. Обычно призмуустанавливают в положение мин. отклонения, что обеспечивает получение макс. <разрешающей способности, отсутствие астигматизма и угл. увеличения. Дляданных 8056-9.jpgи п при симметричном ходе лучей в призме угол отклонения 8056-10.jpgмин. значение принимает при условии:
8056-11.jpg

т. е. для разл. длин волн мин. отклонение происходит при разл. положениипризмы по отношению к падающему пучку лучей.

Разновидностью простой трёхгранной призмы является призма Корню (рис.2, а), представляющая собой соединение на оптическом контакте двухпрямоуг. призм с преломляющим углом 30°, вырезанных из лево- и правовращающегокварца с общим направлением оптич. оси параллельно основаниям призм (см. Оптическаяактивность, Оптически активные вещества). В результате после прохождениялуча через лево- и правовращающие части призмы вращение плоскости поляризации оказывается скомпенсированным и, следовательно,двойное лучепреломление отсутствует, что улучшает качество изображения спектральных линий. <В автоколлимац. приборах (см.Автоколлимация )того же эффекта достигают, <применяя одну половину призмы Корню, большой катет к-рой покрыт отражающимслоем (призму Литтрова, рис. 2, б). Дисперсия такой призмы равнадисперсии одной призмы с 8056-13.jpg, установленной в положение мин. отклонения.
8056-12.jpg

Рис. 2. Спектральные призмы: а - призма Корню; б - призма Литтрова;в - призма Амичи; г - призма Розерфорда - Броу-винга; д - призма Аббе (составная);е - призма Аббе (из целого куска).

2. Призма Розерфорда-Броунинга (рис. 2, г) состоит из трёх частей. Междудвумя одиночными призмами с небольшим преломляющим углом 8056-14.jpg( ~25°), изготовленными из стекла с малым показателем преломления и малойдисперсией (крон), находится призма с большим преломляющим углом 8056-15.jpg(100°), изготовленная из стекла с большим показателем преломления и с большейдисперсией (флинт). Все три призмы склеены между собой либо соединены наоптич. контакт. Назначения боковых призм - уменьшить потери на отражениеза счёт уменьшения угла падения на первую грань. Призма Розерфорда - Броунингавыгодно отличается от одиночной призмы большей дисперсией (в 1,5-2 раза),а при заданной дисперсии - меньшими потерями на отражение. Но при той жеширине пучка излучения длина хода лучей в этой призме больше, чем в одиночной, <и её применение малоэффективно в УФ-области спектра, где поглощение в тяжёлыхфлинтах заметно возрастает.

3. Призма прямого зрения (призма Амичи) состоит из трёх или более трёхгранныхпризм (рис. 2, в) и обладает тем свойством, что для нек-рой длины волныугол отклонения лучей равен нулю. Ср. призма изготовляется из флинта, двебоковые из крона. При заданных значениях показателей преломления призмn1 и n2 для данной длины волны имеет место такоесотношение между углами призм 8056-16.jpgи 8056-17.jpg, прик-ром угол отклонения для всех системы 8056-18.jpg; благодаря этому в приборах с призмой Амичи оптич. ось не имеет излома. <При этом излучение более коротких длин волн отклоняется в сторону основанияср. призмы, а более длинноволновое - в сторону её вершины. Призма Амичине даёт столь высокой дисперсии, как призма Розерфорда - Броунинга, а из-задлинного хода лучей в призме Амичи поглощается больше лучистой энергии, <чем в одиночной призме. Поэтому призмы прямого зрения получили ограниченноераспространение. Их используют в спектроскопах и спектрографах малой дисперсии, <когда совпадение осей объективов камеры и коллиматора позволяет разместитьдетали прибора в прямой трубе.

4. Призма Аббе (рис. 2, д) - призма постоянного угла отклонения, <состоит из двух 30-градусных прямоуг. призм, приклеенных к катетным гранямравнобедренной прямоуг. призмы, из того же материала (n1 = n2).Поэтому равнобедренная прямоуг. призма на дисперсию влияния не оказывает, <выполняет роль зеркала и эквивалентна плоскопараллельной пластинке. Дисперсиясвета в призме Аббе происходит лишь на гранях пояупризм. При условии мин. <отклонения углы входа лучей в призму Аббе и выхода из неё равны по абс. <величине и противоположны по знаку. Поэтому луч, проходящий через призмуАббе в минимуме отклонения, покидает её, образуя независимо от длины волныпрямой угол с лучом, входящим в призму. Вращая призму вокруг нек-рой вертикальнойоси, можно привести к условию мин. отклонения лучи разл. длин волн. Поугл. дисперсии и потерям на отражение эта система эквивалентна одиночнойпризме с преломляющим углом 60°. Чтобы избежать склеивания отд. частей, <призму Аббе иногда делают в виде целого стеклянного блока из одного материала(рис. 2, е). При работе в УФ-области вместо призмы полного внутр. <отражения используют зеркало.

5. Призма Ферри наряду с разложением в спектр пучка лучей обеспечиваети их фокусировку. Это достигается в результате того, что рабочие гранипризмы искривлены и одна из них с нанесённым на неё металлич. покрытиемявляется зеркалом. При радиусе кривизны выходной поверхности R спектррасполагается на окружности радиуса 0,5 R. Однако призма Ферри обладаетзначит. астигматизмом и может применяться только в приборах с малой апертурой.

До 1970-х гг. С. п. широко применялись в спектральных приборах разл. <типов. В 1970-80-х гг. серьёзным конкурентом С. п. стали дифракционныерешётки. Однако С. п. продолжают использоваться в простых спектральныхприборах, предварит. монохроматорах, а также в качестве разделителейпорядков в приборах с решётками. Призмы также с успехом используются вкачестве селекторов в резонаторах твердотельных и жидкостных лазеров.

Лит.: Пейсахсон И. В., Оптика спектральных приборов, 2 изд.,Л., 1975; Лебедева В. В., Техника оптической спектроскопии, 2 изд., М.,1986; Малышев В. И., Введение в экспериментальную спектроскопию, М., 1979;С к о к о в И. В., Оптические спектральные приборы, М., 1984. Л. Н. <Каперский.

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


.

Смотреть что такое "СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ" в других словарях:

  • Спектральные призмы —         дисперсионные призмы, один из классов призм оптических (См. Призмы оптические); служат для пространственного разделения (разложения в спектр) излучений оптического диапазона, различающихся длинами волн. Принцип действия С. п., основанный… …   Большая советская энциклопедия

  • ПРИЗМЫ ОПТИЧЕСКИЕ — призмы из материалов, прозрачных для оптического излучения в нек ром интервале его частот. Они могут быть и не призмами в строго геом. смысле. П. о. подразделяются на три обширных и резко различающихся по назначению класса: спектральные призмы… …   Физическая энциклопедия

  • Призмы оптические —         ограниченные плоскими поверхностями тела из материалов, прозрачных для оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света) в некотором интервале его частот (длин волн). П. о. могут быть или не быть Призмами в строго геометрическом… …   Большая советская энциклопедия

  • СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ — СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, приборы для исследования спектрального состава оптического излучения, нахождения характеристик излучателей и образцов, взаимодействовавших с излучением, а также для спектрального анализа. Простейший спектральный прибор… …   Современная энциклопедия

  • Спектральные приборы — СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ, приборы для исследования спектрального состава оптического излучения, нахождения характеристик излучателей и образцов, взаимодействовавших с излучением, а также для спектрального анализа. Простейший спектральныйприбор… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • Спектральные цвета — Криволинейный участок соответствует области спектральных цветов; прямая определяет пурпурные оттенки  неспектральные Спектральные цвета  цвета, которым по зрительному ощ …   Википедия

  • Отражательные призмы —         одна из групп призм оптических (См. Призмы оптические); характеризуются тем, что вошедшее в какое либо из них Оптическое излучение (свет) испытывает внутри призмы отражение от одной или последовательно от нескольких ограничивающих её… …   Большая советская энциклопедия

  • ДИСПЕРСИОННЫЕ ПРИЗМЫ — (см. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ПРИЗМЫ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 …   Физическая энциклопедия

  • ДИСПЕРСИОННЫЕ ПРИЗМЫ — то же, что спектральные призмы. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

  • Дисперсионные призмы —         призмы для пространственного разделения излучений различных длин волн; применяются главным образом в спектральных приборах (См. Спектральные приборы). Разделение излучений в Д. п. является результатом зависимости угла отклонения δ луча,… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

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