Оптический прибор, предназначенный для получения монохроматических плоских волн.
Оптические монохроматоры выделяют волны определенной частоты непрерывного спектра. Для выделения монохроматической волны свет раскладывают в спектр и пропускают через тонкую щель, которая отбирает лучи определенной частоты. Аналогичным образом, электронные монохроматоры позволяют получить пучки электронов с определенной энергией.
В монохроматорах видимого спектрального диапазона для разложения света в спектр обычно применяются дифракционные решетки, так как призмы проявляют разрешение, зависящее от длины волны.
Устройство монохроматоров
В монохроматорах реализуются различные пути хода луча, но все они укладываются в схему, приведенную на рис. 1.
Рис. 1. Круг Роуланда определяет свойства изображения, создаваемого сферической вогнутой дифракционной решеткой. Его диаметр соответствует радиусу кривизны этой решетки. Если изображение входной щели Е монохроматора локализуется в каком-либо месте круга Роуланда, то и спектр также будет размещаться только на этом круге. Кроме того, показана голографическая решетка Сейя - Намиока во вращающемся приспособлении, требующая фиксированного угла между входной и выходной щелями (в данном случае это 61,6°)
Так называемый круг Роуланда определяет характеристики изображения посредством вогнутой дифракционной решетки. Если изображение входной щели монохроматора локализуется на круге Роуланда, то и диспергированный спектр также будет размещаться на этом круге (рис. 1). Если, согласно Сейя- Намиока, решетка вращается, как показано на рисунке, то входная и выходная щели остаются зафиксированными.
Эта особенность позволяет конструировать простые и недорогие монохроматоры с высокой светопроходимостью. При этом можно использовать всего несколько оптических компонентов и получить невысокий уровень рассеянного света.
Угол между входной и выходной щелью указывается производителем (а определяется он голографическими методами), например, для решетки на рис. 1 он составляет 61,6°. Его нужно очень тщательно выдерживать для предотвращения расфокусировки.
Монохроматор Черни-Тернера
Очень часто применяются монохроматоры системы Черни-Тернера (см. рис. 2), в которых плоская дифракционная решетка вращается, а изображение входной щели с помощью двух параболических зеркал без искажений формируется на выходной щели. Преимуществом данного монохроматора является отсутствие ошибок комы.
Рис. 2. Часто применяемая конструкция монохроматора Черни-Тернера с плоской решеткой и механической синус-коррекцией. Вогнутые зеркала (HS) обеспечивают симметричное изображение входной щели (Е) на выходной щели (А)
Если условие синусов (см. статью Линзы и зеркала) не выполняется, получается искаженное изображение, лежащее в большей части вне оптической оси, что называется комой.
Вместо зеркальных поверхностей в монохроматорах в качестве отклоняющих луч элементов иногда используются отражающие призмы. Их действие основано на полном отражении, что более эффективно в большем диапазоне длин волн по сравнению с зеркалами.
Замена двух фокусирующих зеркал одним большего размера, которыепредпочтительны при конструировании небольших монохроматоров.
Вы можете заказать написание статьи по физике для публикации на Студворк!
Комментарии