Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
§ 5-f. Основные факты дисперсии света; спектры
169'
соответственно меньшему показателю преломления, фиолетовые имеют наибольшее отклонение; все лучи других цветов проходят в промежутке между этими крайними. Так как все лучи с одинаковым показателем преломления выходят из призмы параллельными между собой, то объектив 02 собирает их в одну точку фокальной плоскости в этой плоскости лучи одного цвета дают изображение узкой щели S; геометрическое место всех изображений, даваемых различными лучами, входящими в состав исследуемого пучка, называется призматическим спектром данного излучения. Так как изображение щели S' в случае идеальных объективов О, и О, одинаковых фокусных расстояний по величине равно изображаемой щели S, и во всяком случае лишь немного шире его, то в плоскости K^D происходит наложение друг на друга лишь лучей очень близких показателей преломления; спектр получается чистым.
Вид спектра зависит от свойств источника исследуемого света. Светящиеся твердые и жидкие (расплавленные) тела излучают комплексы лучей с непрерывно изменяющимися показателями преломления; поэтому-
Рис. 94.
спектр их излучения имеет вид полоски с изменяющейся непрерывно' (без разрыва) окраской. Эти спектры называются сплошными. Светящиеся пары и газы (пламена, газы в разрядных электрических трубках) дают спектры прерывистые или линейчатые, состоящие из отдельных изображений щели, даваемых лучами с различными показателями преломления; иногда говорят, что такие источники обладают избирательным излучением. В отдельных случаях число спектральных линий бывает очень велико (напр, в случае спектра паров железа); иногда эти линии образуют более широкие полосы (полосатые спектры), напоминающие части сплошного спектра, но со сложным распределением интенсивности в отдельных полосах.
Спектр солнечных лучей, испускаемых основной массой солнца, имеет вид сплошного, но с большим числом темных тонких линий, пере~ секающих спектр; эти линин суть изображения щели, даваемые лучами раскаленных паров и газов, окружающих в виде оболочки основную массу солнца и поглощающих те лучи, которые они сами испускают Так как яркость испускания газов солнечной оболочки гораздо меньше, чем яркость лучей основного ядра, то соответственные места спектра кажутся темными. Спектры этого типа называются спектрами поглощения; главные линии поглощения солнечного спектра носят имя. фраунгоферовых и отмечаются буквами латинского алфавита.
170
Глава V. Разложение света при преломлении
Согласно формуле (10,5) в § 5 абсолютный показатель преломления пх какой-нибудь среды для луча определенного цвета равен отношению скорости света с в пустоте к скорости света данного цвета ©х в данной среде, т. е.:
(54,1)
С точки зрения волновой теории света лучи различных цветов физически отличаются длиною волны X или числом колебаний совершаемых световым вектором в одну секунду. В пустоте скорость распространения лучей с различными длинами волн одинакова; в прозрачных средах скорости лучзй с различными длинами волн различны, и поэтому показатель преломления данной среды есть функция длины волны. ¦Существует несколько различных формул, дающих зависимость показателя преломления от длины волиы; эти формулы являются результатом различных теорий дисперсии и дают хорошие численные значения показателей в согласии с опытом- В практике вычислительной оптики для показателей преломления оптического стекла обычно пользуются удобной и простой эмпирической формулой Гартмана, имеющей ви^:
Яц = яо-*-(Хо1Х)п (54,2)
где п0, с и \ — постоянные, которые нужно подобрать для данного сорта стекла, пользуясь величинами показателей, непосредственно измеренными для нескольких известных длин волн; а также постоянная, которую можно принять равной единице для многих стекол с малыми значениями показателей пк, а в тех случаях, когда это не дает хороших результатов, может иметь значение от 0.8 до 1.3, чаще всего 1.2. При^хорошем подборе постоянных показатель % по всему спектру получается с ошибкою не более двух единиц пятого десятичного знака.
Подробности о способах вычисления постоянных формулы Гартмана, значение этих постоянных для многих сортов оптического стекла, а также сравнительные таблицы значений показателей преломления, измеренных и вычисленных по формуле, можно найти в статьях; J. Hartmann; Н. Slevogt [1] и [2]; Н. W. Lee; Г. Г. Слюсарев [5].
§55. Об измерениях показателей преломления оптических стекол
Абсолютные измерения показателей преломления стекла производятся посредством точного гониометра (спектрометра); схема оптической системы спектроскопа, изображенная ка рис. 94, является в то же время схемой спектрометра. Первый объектив Ог с щелью S образует коллиматор, второй объектив Ог с окуляром, не показанным на рисунке, и с крестом нитей в фокальной плоскосги объектива составляет зрительную трубу для наблюдения спектральных линий. Коллиматор и эригельная труба установлены на гониометре —¦ первый неподвижно, вторая может вращаться вокруг вертикальной оси. Испытуемый образец стекла имеет вид призмы с преломляющим углом около 60° и очень точными плоскими преломляющими гранями; измеряется преломляющий угол и угол наименьшего отклонения луча призмою. Совершенно не останавливаясь на
