Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
0Ф1 SiTl Н 1 к /<лг\\
— = <3°)
где
ис — sinx(Si/fl2) AX/Y- (31)
6. КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ
Коэффициент пропускания тх характеризует потери в спектральном приборе и выражается как отношение светового потока, прошедшего через входную щель, к соответствующему потоку, падающему на приемник. Основными источниками потерь в спектральном приборе являются поглощение света в оптическом материале, отражение света от зеркальных поверхностей и рассеяние света как на поверхности оптических деталей, так и в их объеме.
Коэффициент отражения р для двух оптических сред с соприкасающимися гладкими поверхностями при нормальном падении света определяют по формуле
(п‘ — я)а
Таблица 4
Таблица 5
Длина волиы, им
Металлы «л п р
Металлы 16
Алюминий 5,23 1,44 0,83 о U 70 14U
Ртуть 4,96 1,73 0,78
Сурьма 4,94 3,04 0,70 Серебро 0,98 0,98 0,99 0,98
Платина 4,26 2,06 0,70 Золото 0,97 — 0,98 0,98
Серебро 3,67 0,18 0,95 Медь 0,94 0,97 — 0,98
Висмут 3,66 1,90 0,65 Алюминий 0,88 0,91 0,95 0,97
Золото 2,82 0,37 0,85 Никель 0,79 0,89 0,95 0,97
Медь 2,62 0,64 0,73 Платина * 0,78 0,89 0,96 0,96
где пип' — показатели преломления материалов. Для отражения на границе воздух—стекло (п <=» 1) коэффициент отражения
__ (п — 1)а
Р—(МП)«-
Коэффициент отражения от зеркальных поверхностей, покрытых металлическими пленками (для нормального падения)
Р
(я — 1) + ап
(п + I)2 + о?
где п и ап — показатели преломления и поглощения металла соответственно.
Для инфракрасного излучения в диапазоне А, = (5-М 2) мкм коэффициент отражения металлических покрытий можно определить по формуле [4]
длина
рх = 1 _ 0,365 V Рр/\ + 0,0667,
где Рр — удельное сопротивление металла, Ом-мм2/м; % волны, мкм. ___
Если к > 120 нм, то рх = 1 — 0,365 V Ppli.
В табл. 4 приведены оптические постоянные некоторых металлов, используемых в качестве покрытий зеркальных элементов, а в табл. 5 — числовые значения коэффициентов отражения металлов в инфракрасном диапазоне длин волн при нормальном падении потока излучения [17].
При определении коэффициента пропускания прозрачной среды (стекла, кристаллов) трудно выделить отдельно потери на поглощение и рассеяние, поэтому принимают некоторый общий коэффициент, называемый коэффициентом светопоглощения на 1 см длины хода луча в среде:
который обычно и сообщается в каталогах по оптическому стеклу.
43
Коэффициент пропускания t оптической системы из т прозрачных сред с учетом потерь света находят путем перемножения коэффициентов пропускания всех поверхностей и оптических сред:
fe—m fc—т~И
П (1
k~\
Рк)
п
1
(32)
а если оптическая система соседт из различных преломляющих и отражающих поверхностей, тр формула (32) записывается в виде
k~m Avs/rt+l
т= п (1 — Рв) п (1_й0)Ч" (33)
k=z\
k^\
где р„ — коэффициент отражения от поверхности оптической детали на границе двух сред; ka — коэффициент светопоглощеиия среды оптических деталей; т — число прозрачных сред; ра — коэффициент отражения зеркал; N — число зеркал; 1т— длина пути излучения в т-й среде, отнесенная к единице длины (см).
При вычислении коэффициента пропускания в призменном приборе необходимо учитывать потери света в призме, вызванные поглощением и отражением света., Е.СДИ Тц и тр — коэффициенты пропускания призмы, учитывающие потери на поглощение и отражение, то
kzzxtTl | jfeaasjfft-fr-l
Т= П (1—р„) ii
k~-\ JfetBRsl
т(^ТяТр,
(34)
При вычислении коэффициента пропускания в дифракционном приборе необходимо учитывать потери света, вызванные отражением света от дифракционной решетки. Эти потери определяются коэффициентом зеркального отражения решеткй рр и коэффициентом е0, учитывающим относительное распределение интенсивности света, отраженной решеткой по длинам волн. В этом случае
k~m ' 1 item-}-1
П (1 - р„) П (1 — йа)г”»р"рре0.
k~\ ' ' k^\
(35V
'"liltl!
: !'
'..mill
iiilliir
,[llj
'bil'lli
1Г)Я
РАЗДЕЛ П. ЭЛЕМЕНТЫ, УЗЛЫ И СИСТЕМЫ
СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Г л а в а 4. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
В качестве искусственных источников излучения в спектральных приборах используют газовый разряд различных видов, пламя, тепловые излучатели, спектральные высокочастотные газовые и парометаллические лампы, лазеры и т. п* Тип источника и его характеристики выбираются исходя из задач измерений и параметров спектрального прибора.
Источниками оптического излучения являются также естественные излучатели — атмосфера, планеты, звезды, фоны.
1. ИСТОЧНИКИ СПЛОШНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Источники сплошного излучения широко применяются в спектральных приборах,1 предназначенных для измерения спектров поглощения и отражения. Основные требования к таким источникам — высокая ярко№> сплошного фона в широком диапазоне спектра, отсутствие эмиссионных и абсорбционных линий, стабильность интенсивности излучения во времени (для источников непрерывного излучения). Наибольшее распространение получили тепловые излучатели (лампы накаливания), водородные газоразрядные лампы, дуговые газоразрядные ртутные й ксеноновые лампы сверхвысокого давления, импульсные источники сплошного спектра, Лазерная искра.1
