Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис, 49, Вогнутое сферическое зеркало
в качестве камерного объектива:
/ — зеркало; 2 — фокальная плоскость; 3 — дифракционная решетка
75
Рис. 50. Внеосевое параболическое зеркало
зеркало и проходящих затем через его фокус F, сферическая аберрация на оптической оси совершенно отсутствует. Кривизна поля параболического зеркала такая же, как у сферического, и при х — f астигматизм отсутствует. Главный недостаток параболического зеркала — большое значение комы.
Если щель расположена на оптической оси зеркала и ее высота невелика, то уширение щели в фокальной плоскости камерного объектива [14]
BHhyh
а,
8/
Для устранения комы щель располагают на оптической оси зеркала и используют его внеосевую часть (рис. 50). Однако при этом имеет место дополнительная кривизна спектральных линий.
Из более сложных зеркальных объективов следует отметить объектив Кассегрена и двухзеркальный концентрический объектив,
В объективе Кассегрена (рис. 51, а) исправляются хроматизм, кривизна поля и астигматизм. Если поверхности зеркал сферические, то сферическая аберрация объектива Кассегрена больше, чем у одиночного сферического зеркала при том же относительном отверстии. Вследствие большой сферической аберрации объектив Кассегрена используется только в приборах малой светосилы (1 : 15—1 : 10). :”f; Достоинством этого объектива является компактность и малая длнна;|| (много меньше фокусного расстояния), что делает его удобным кол- ";1| лиматорным объективом, хотя и с большими потерями света. :
В двухзеркальном концентрическом объективе со сферическими поверхностями при расположении апертурной диафрагмы в общем: центре кривизны поверхностей аберрации осевых и наклонны! пучков одинаковы. Объектив может быть весьма светосильным (1 : 1,5) и исправлен на сферическую аберрацию, кому и астигматизм. Как недостаток следует отметить большие размеры (длина много больше фокусного расстояния), а также виньетирование наклонных пучков, как и в объективе Кассегрена. В ряде спектральных приборов (предназначенных главным образом для астрофизических исследований) нашли применение зеркально-линзовые объективы Максутова (рис. 51, б), Шмидта (рис. 51, в) и концентрические объективы . Они весьма светосильны и дают хорошее качество изобра||: жени я [10]. I
Ч у*'’
№¦¦¦ 'Ч Щ- \J
т*. Г/
Рис. 51. 76
а) 6)
Зеркально-линзовые объективы
6)
1 ОПТИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ
Светофильтр, или просто фильтр, представляет собой устройство, изменяющее спектральный состав или энергию падающей на него световой волны. При этом практически не изменяется форма падающего волнового фронта.
Можно выделить три основные задачи, которые решают с помощью фильтров в спектральных приборах. Прежде всего они могут быть использованы как упрощенные спектральные приборы невысокой разрешающей способности для выделения одного или нескольких участков спектра. Применение фильтров в этих случаях значительно упрощает экспериментальную аппаратуру и снижает энергетические потери по сравнению со щелевыми монохроматорами или спектрофотометрами. С помощью фильтров можно измерить распределение спектральной яркости по площади источников. Однако возможности оптических фильтров как спектральных приборов ограничены.
Второе назначение фильтров — обеспечение предварительной монохроматизации излучения, падающего на спектральный прибор.
Третье назначение фильтров — ослабление потока излучения или разделение его на части без изменения спектрального состава.
По виду спектральной характеристики, т. е. зависимости полосы пропускания от длины волны, оптические фильтры можно подразделить на: 1) полосовые (рис. 52, а), пропускающие излучение в узкой полосе длин волн; 2) длинноволновые отсекающие (рис. 52, б), пропускающие излучения с длинами волн больше заданного предела А.шШ; 3) коротковолновые (рис. 52, в) пропускающие излучение с длинами волн, меньшими заданного предела Хшах.
Основными характеристиками оптических фильтров являются: коэффициент пропускания т или оптическая плотность D в максимуме полосы пропускания, длина волны >^ах. соответствующая максимуму полосы пропускания, спектральная ширина полосы пропускания 26Я, фактор контрастности С, апертура светофильтра 2бр. Для фильтров, предназначенных для отрезания (отсекания) коротковолновой или длинноволновой частей спектра, иногда приводится длина волны Я.пр, при которой коэффициент пропускания вдвое убывает по сравнению с максимальным.
Коэффициент пропускания т представляет собой отношение интенсивности потока I, прошедшего через фильтр, к интенсивности /0 потока, упавшего на него, т. е. т — ///0, при этом D = lg (1/т) ~
Ig т.
I It
I 4
/
Л
¦ 8)
Рис. 52. Спектральные характеристики оптических фильтров
77
Общая оптическая плотность нескольких последовательно уста-новленных фильтров Dz равна сумме нх оптических плотностей, т. е.
Ds — S Dj,
i=1
а общий коэффициент пропускания т2 равен произведению коэффициентов пропускания отдельных фильтров, т. е.
к
Тл= П Tj.
(=1
Спектральная ширина полосы пропускания 26Х характеризует ширину спектрального интервала, на границах которого интенсивность прошедшего света составляет половину интенсивности в ма- ........;1
