Цвет и свет - Луизов А.В.
ISBN 5-283-04410-5
Скачать (прямая ссылка):
Разложение света призмой количественно определяется угловой дисперсией 0, которая равна отношению изменения угла dtp, под которым луч выходит из призмы, к изменению длины волны dk:
Степень монохроматичности пучка, выделяемого монохроматором, характеризуется величиной Д^, обычно относимой к самой длине волны X, т. е. отношением ДАД; обратную величину называют разрешающей силой спектрального прибора
Разрешающая сила призменного спектрального прибора пропорциональна диаметру D сечения используемого светового пучка и дисперсии 0;
(9.2)
R = Х/{М).
(9.3)
(9.4)
105
Здесь а — коэффициент пропорциональности, который всегда меньше единицы и может к ней приближаться.
В некоторых монохроматорах призма заменяется дифракционной решеткой. Для решетки с числом штрихов N
R = mN, (9.5)
где т — порядок спектра.
Призменные приборы могут выделять участки спектра с АХ порядка десятых нанометра, а приборы с решеткой — порядка сотых и даже тысячных нанометра.
9.4. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЛИНИИ
Недостаток выделения узких участков спектра с помощью монохроматора заключается в том, что, поскольку участок вырезается из сплошного спектра, то чем меньше ЛЯ, тем меньше интенсивность пучка. Пучки большой интенсивности и хорошей монохроматичности можно получать с помощью излучения разреженных газов, состоящего из ряда узких спектральных линий, длины волн которых характерны для каждого излучающего элемента.
Яркий желтый свет испускают пары натрия; дублет натрия состоит из двух линий: Я = 589,0 нм и Я = 589,6 нм. Пары ртути дают много спектральных линий, из которых самые интенсивные: зеленая, Я =
— 546,1 нм; желтая, Я = 579,1 нм; фиолетовая, Я = = 435,8 нм (приведены округленные значения длин волн). На глаз цвет ртутной лампы воспринимается как зеленый, так как зеленая линия имеет наибольшую интенсивность и лежит близко к максимуму спектральной чувствительности глаза.
Монохроматическое излучение большой мощности могут давать лазеры. Из лазеров непрерывного действия наиболее известен гелий-неоновый лазер. Он излучает свет с длиной волны Я = 632,8 нм мощностью от 1 до 50 мВт. Если взять некоторую среднюю мощность 10 мВт и принять во внимание, что для Я = 630 нм V"(Я) = 0,265, мы получим световой поток Ф = 1,5 лм. Чтобы оценить, много это или мало, предположим, что весь поток образует на белом экране с коэффициентом диффузного отражения р = 0,9 светлое пятно диаметром 3 см (0,03 м). Яркость пятна окажется более 600 кд*м-2, т. е. весьма значительной.
Однако спектральное выделение излучений определенного цвета тоже имеет недостатки. Так, можно
106
выделять только излучения некоторых длин волн, для которых в излучениях того или иного элемента имеются интенсивные спектральные линии. Нет возможности плавно переходить от одной длины к соседней, что бывает необходимо при некоторых колориметрических измерениях.
Набор излучений, которые можно получить от лазеров, еще более ограничен, по крайней мере пока мы хотим применять общеупотребительные, хорошо отработанные лазеры. Таким образом, для некоторых колориметрических исследований монохроматор оказывается незаменимым.
9.5. СЛОЖЕНИЕ ЦВЕТОВ
Проще всего сложить (т. е. смешать) цвета, выделенные светофильтрами или полученные от излуче-иия спектральных линий, т. е. цвета направленных цветовых пучков. Достаточно направить подлежащие смешению пучки на белый экран так, чтобы они осветили одну и ту же площадку на экране. Тут мы и получим их смесь, результат их сложения.
Но и цвета окрашенных поверхностей — будем называть их накрасками — можно смешать. Пусть у нас имеются две карточки (1 и 2), окрашенные в цвета Ui и Ц2. Положим их на стол, а между ними поставим стеклянную пластинку. В данной схеме ее называют зеркалом Ламберта. Лучше, конечно, взять не просто стекло, а стеклянную пластинку, покрытую полупрозрачным металлическим слоем. Смотря сквозь зеркало на карточку 1, следует подыскать такое положение глаза, чтобы ее изображение на сетчатке совпало с изображением отраженной в зеркале карточки 2. Тогда наблюдатель воспримет некий суммарный цвет. Для точного расчета нужно, конечно, учесть коэффициент пропускания т и коэффициент отражения зеркала р. Если приближенно считать, что они не зависят от длины волны, можно получить результат сложения:
U^tUj +рЦ2. (9.6)
Для смешения накрасок можно использовать также ограниченность пространственного или временного разрешения зрения. Если те же карточки с накрасками Ц.1 и Цг разрезать на полоски шириной 2 мм, при-
1Q7
клеить их на один картон, чередуя цвета Ui и Ц2, а затем посмотреть на образовавшуюся решетку с расстояния четырех метров, мы не различим ее полос, а воспримем одноцветную площадку, цвет которой Ц будет равен сумме цветов Ui и Ц2. Здесь мы наблюдаем пространственное смешение цветов. Можно осуществить и временное смешение. Вырежем из карточек 1 и 2 два полукруга, укрепим на диске так, чтобы они образовали один круг, центр которого совпал бы с центром диска, и. приведем диск во вращательное движение с угловой скоростью 50 Гц. Вследствие инерции зрения мы увидим суммарный цвет Ц. С помощью вращающегося диска можно складывать и несколько цветов в разных пропорциях, которые определятся секторами, занимаемыми каждым цветом. По принципу такого сложения работает прибор, который носит название диска Максвелла. Диск Максвелла — одна из систем колориметра. Поэтому и расскажем мы о нем подробнее в следующей главе, посвященной колориметрам.
