Интерферометры - Захарьевский А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Светофильтры различного вида находят широкое применение в оптических приборах [53]. Характеристикой светофильтра служит коэффициент пропускания
T-JL V
где В>—яркость прошедшего луча и B0 — яркость падающего луча. Коэффициент T является функцией от длины волны X и изобра-
13*
243 жается обычно в виде графика Г=/(Х). Светофильтры из цветного стекла, окрашенного в массе [69], отличаются большим коэффициентом пропускания, но имеют очень широкую область пропускания. Для примера см. кривую а фиг. 176, которая изображает T для светофильтра из оранжевого стекла. Желатиновые светофильтры,
представляющие собой тонкую желатиновую плёнку, окрашенную органическим красителем, благодаря большому разнообразию таких красителей имеют более узкую область пропускания [16]. Коэффициент пропускания этих фильтров относительно мал (1—10%) и они менее прочны, чем стеклянные. Интерференционные светофильтры принципиально обладают обоими преимуществами,
т. е. при узкой области пропускания имеют большой коэффициент пропускания.
Если кривая Ъ (фиг. 176) изображает коэффициент пропускания светофильтра, выделяющего узкую область спектра, то для характеристики светофильтра служат 'Следующие числа: Ттях—максимальный коэффициент пропускания; Xmax-длина волны, соответствующая Ттлх\ ДХ—ширина светофильтра. Шириной светофильтра называется разность абсцисс тех точек кривой T1 ординаты кото-T
рых равны -у1- •
Схема интерференционного светофильтра представлена на фиг. 177. На стеклянную пластинку 1 наносится последовательно три слоя: слой серебра 2, весьма тонкий слой прозрачного вещества 3 и слой серебра 4. Сверху наклеено защитное стекло 5. Слои серебра настолько плотны, что их коэффициент отражения близок к единице. Толщина и показатель прозрачного слоя равны А и я. В устроенной таким образом пластинке происходят многократные отражения, которыми и объясняется избирательное пропускание светофильтра.
\
ренционного светофильтра.
244. Яркость луча, получающегося при бесконечном числе отражений, выражается формулой (91)
в=в»-ІГ-5- <91>
' + ТП^р'-т
Эта формула была выведена при том предположении, что поглощения в слоях серебра нет. Максимальный коэффициент пропускания, получающийся по этой формуле, равен единице. В действительности ввиду наличия поглощения максимальный коэффициент пропускания интерференционных светофильтров равен примерно 0,25:
Длина волны Amax, соответствующая Tmax, зависит от разности хода 8:
8 = 2иА = АХтах,
где A=I, 2, З,... В зависимости от значения А для одной и той же волны Xmax могут иметься фильтры 1-го, 2-го и т. д. порядков. Если длина волны Xmax задана заранее, то толщина h прозрачной плёнки должна быть выдержана весьма точно, и этим объясняются трудности изготовления интерференционных светофильтров. Так как S зависит от угла падения лучей, то имеется возможность корректировать величину Xmax в небольших пределах путем наклона светофильтра.
При заданной разности хода S в спектре найдется несколько- X, для которых коэффициент T имеет максимум. Эти значения X связаны равенствами
8 = ax1 = (а + 1) x2 = (a -f- 2) x3 =
причем предполагается, что
xi>xs>x3>...
С помощью этих равенств нетрудно проверить, что фильтр 1-го порядка имеет в видимой части спектра только один максимум. В тех случаях, когда в видимом спектре имеется несколько максимумов, ненужные из них могут быть задержаны с помощью стеклянных фильтров. Для этого одна или обе пластинки 1 и 5 (см. фиг. 177) делаются из цветного стекла.
Ориентировочная ширина светофильтра может быть вычислена с помощью формулы (91). Максимальное значение T= 1 и JSmax=S1O получаются при волне X, для которой S=AX. Одна из границ участка ДХ (см. фиг. 176) получится при волне X', для которой
B=Z1 = B0 1
2 " Ar nkl
1+-^г ^тг
245 Следовательно,
4г . „ itftX , ¦ sin— = 1.
(1 - rf
Но
sin*^ = ein.и А' + (Х-Я,)] = Sin2FirA + «*(*-*>
X' L A' J L X'
^ Stna [ Л{\ГХ']]-
Кроме того, по малости аргумента можно отбросить знак синуса и приближённо положить
4 г
(1 - rf
Ы (Я - X')
X'
Ввиду того что X'«=sX, а г» 1,"имеем
2кк
Ширина светофильтра ДХ равна 2(X-X'); поэтому
ДХ= -Ї—-^-Х.
кк
Для фильтра 1-го порядка (A=I) при коэффициенте отражения г=0,9 ширина светофильтра равна приблизительно A^r*5 или
о
около 3°/а от X. Например, для фильтра, пропускающего ^m=6000 А,
о
ширина равна 200 А.
3. В последнее время делаются попытки применить интерференцию для улучшения видимости прозрачных объектов при наблюдении их в микроскоп. Большое внимание этому вопросу уделял академик Д. С. Рождественский [58]. Трудности наблюдения биологи, ческих объектов объясняются тем, что эти объекты не только чрезвычайно малы, но вдобавок к этому бесцветны, прозрачны и по показателю преломления мало отличаются от той среды, в которую они заключены. В обычной практике для улучшения видимости микроскопические препараты окрашиваются, но во многих случаях необходимо бывает наблюдать неокрашенные препараты, например, при изучении живых объектов, процесса их развития и т. п.
