II.7.2 Спектральные призмы

Спектральная призма - пространственный многогранник, изготовленный из прозрачного для данного спектрального диапазона материала с достаточно высокой дисперсией.

Рис. II.8. Спектральная призма

На рис. II.8 изображена схема пространственного разделения луча света, состоящего из двух монохроматических лучей (l₁ и l₂), на два луча при его прохождении через треуголь-ную призму. Можно выделить следующие основные параметры призмы как диспергирующего элемента:

Показатель преломления n =sin i ₁ / sin i ₂. Для всех веществ, используемых для изготовления диспергирующих элементов, наблюдается уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны. Это приводит к уменьшению угловой дисперсии призмы - спектральные линии при одинаковых интервалах Dl будут расположены ближе друг к другу - т.е. хуже разрешены, что затрудняет работу со спектром.

Угловая дисперсия призмы

D _j=2sin(A /2)/(1- n ²sin²(A/2))^1/2 dn / d l=(T / b) dn / d l (II.12)

пропорциональна дисперсии показателя преломления. Из формулы (II.12) следует, что угловая дисперсия тем больше, чем больше показатель преломления и чем больше угол в вершине призмы. Однако угол при вершине призмы нельзя увеличивать больше определенного значения. Это связано с тем, что при больших значениях этого угла луч света после преломления не выходит из призмы - наблюдается полное поглощение света. Обычно максимальный угол находится в пределах 64 - 84^°.

Теоретическая разрешающая способность R ₀= TD _j. На разрешающую способность призмы влияют ее геометрические размеры. Практически размеры призм ограничиваются изотропностью материала, из которого они изготовлены.

Материал для изготовления призмы должен обладать достаточно высокой дисперсией показателя преломления, быть прозрачным в рабочей области спектра, прочным и легко поддаваться обработке, устойчивым к внешним воздействиям и при всем этом быть достаточно дешевым. Всем этим требованиям одновременно не удовлетворяет ни одно вещество. Поэтому материал для изготовления призм подбирают в первую очередь по оптическим характеристикам. Например, для видимой части спектра достаточно прозрачны кварц и оптическое стекло, но показатель преломления кварца для этой области значительно ниже, чем у стекла. Поэтому для работы с видимым спектром применяют призмы из специальных оптических стекол с большим показателем преломления (тяжелые стекла, содержащие свинец), например из флинта или крона.

Оптические стекла практически непрозрачны для лучей с длиной волны менее 390 нм. Поэтому для получения спектров в ультрафиолетовой части спектра применяются призмы, изготовленные из кристаллического или плавленого кварца.

Дата добавления: 2015-07-11