Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
В приборах с отсчетным методом световые потоки, прошедшие через оба канала, сравниваются электрическим методом, при этом измеряется каждый из сигналов и определяется их отношение (рис. 19, б).
Свет от источника 1 через конденсорные системы 2 и 13 проходит через исследуемый 3 и эталонный 12 образцы. Излучение модулируется модулятором 4. На монохроматор 5 поочередно падают световые пучки обоих каналов. Электрические сигналы с приемника 6 усиливаются усилителем 7, далее сигналы разделяются с помощью переключателя 5. Сигналы сравниваются между собой в устройстве сравнения 9 и после преобразования и усиления подаются на двигатель 10 и самопишущий прибор Л. Последний вычерчивает спектрограмму, представляющую собой кривую пропускания образца.
Г л а в а 3.
ОСНОВНЫЕ ^ ОПТИЧЕСКИХ;, СПЕКТРАЛЬНО!
К основным характеристикам1
,|П11|!|!,-|,|!,1"1,1|"1...............
'hi'1.
I1'1
систем спектральных
приборов, определяющим их свфктва, возможности и диапазон работы, относятся дисперсия, апщщадая функция, предел разрешения и разрешающая способности увеличение, относительное отверстие объектов, угловое поле оптической системы зрения, светосила и коэффициент пропускания. ! i
Ниже будут рассмотрены оснойные характеристики, причем главным образом применительно к:|,цЗД)более распространенным приборам с селективной спектральнОЙифильтрацией, хотя большинство этих характеристик относится Щ#1 приборам с селективной спектральной модуляцией. Р
1. ДИСПЕРСИЯ
ИМ;
Угловая дисперсия характериэует способность диспергирующего элемента отклонять излучеМйе различных длин волн на разные углы. Величина Dp определяете»: соотношением
D* =!ifc;:..: (4)
где dp — угол между лучами с дюрдаадн волн X и к + dX.
Линейная дисперсия Dt является характеристикой спектрального прибора в целом; она опредр!»1 'йидор^ое расстояние dI между изображениями спектральных в фокальной плоскости объектива, установленного после диспер гирующего элемента:
I'ji'i!::!:!
"Ililiiik'i'i':
Dt »
Для наклонной фокальной
di=^
где /г — фокусное расстояние Ф — угол между фокальной пл лярной оси выходного объектива.
В большинстве случаев можн<| тельно,
D, = d l/d%
На практике принято ха так называемой обратной лине
о!:;ц. ч ',
показывающей, какой спектр алщВ ницу длины спектра. Обычно р персии выражается в нанометрам и
32 '
(камерного) объектива; ццдоскостью, перпендику-
чтр cos 1, и, следова-
Спектральный прибор
(5)
приходится на еди-, обратной линейной дис-швтр (нм/мм).
1; -у.||;!:|:| Ы
По значению дисперсии спектральные приборы подразделяют на несколько групп [14]. Это приборы с малой дисперсией (10— 102 нм/мм), средней (1—10 нм/мм), большой (0,1 — 1 нм/мм) и высокой (0,01—0,1 нм/мм). Отметим, что такое деление в определенной степени условно, так как, например, один и тот же призменный прибор может иметь высокую дисперсию в ультрафиолетовой области спектра и малую дисперсию в ближней инфракрасной области.
Для инфракрасной области спектра, для которой, как правило, вместо длин волн используют волновые числа а, выражения для угловой и линейной дисперсии можно выразить в шкале волновых чисел в виде
dp/d а = AAC^; d//dcr = X2Dt.
Очевидно, что к спектральным приборам с селективной модуляцией понятия угловой и линейной дисперсии неприменимы, так как в этих приборах не происходит пространственного разделения лучей различных длин волн.
2. АППАРАТНАЯ ФУНКЦИЯ
Аппаратная функция (АФ) спектрального прибора характеризует наблюдаемое распределение интенсивности по спектру при освещении прибора «идеально» монохроматическим источником излучения. Таким образом, АФ дает возможность количественно описать искажения волнового фронта, с одной стороны, обусловленные волновой природой света и физическими свойствами диспергирующего элемента, и с другой стороны, вносимые реальным спектральным прибором. Речь идет в первом случае об АФ идеального спектрального прибора, во втором — реального прибора.
Пусть имеется йстинное распределение интенсивности излуче* ния исследуемого источника по спектру в виде функции / (К). В этом распределении можно выделить некоторую монохроматическую составляющую f (X) dX (рис. 20), т. е. значение функции / (А,) в бесконечно малом интервале длин волн 6А,. Наблюдаемое распределение интенсивности в спектре для этой составляющей определяется АФ так, что в некоторой произвольной точке спектра с длиной волны X' вместо распределения вида / (A,) dA, будем иметь й (А/—А,) / (A,) dA,, где а (А,) — АФ спектрального прибора.
Другие монохроматические составляющие также дадут соответствующий вклад в общую интенсивность в точке АЛ Наблюдаемое с помощью спектрального прибора распределение интенсивности по спектру F (X') определяется интегралом
-|~оо
F(k')= } a(X'-X)/(X).dX. (6)
Выражение вида (6) называется сверткой функций а (X) и / (X).
Рис, 20. Истинное н наблюдаемое распределение интенсивности излучения
f(k)dk
2 Скоков И. В.
33
¦tii'nt | ч ri!' 11!111111 ” ri i1 ir ir м11'm ч11 ч'м11 Mi11111 ч i'i hi и 11 тчутщ^щгг^^^тт^я^^^^^^^^тттттщтттшшшшшттттшя
