ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Освлцение щели спектрального аппарата из "Введение в спектральный анализ" В определяется преломляющим углом призмы а, значением показателя преломления материала призмы п и величиной дисперсии показателя преломления, а также углом падения ). [c.102] Увеличения линейной дисперсии спектрального аппарата, как видно из выражения (22.2), можно достигнуть либо увеличением угловой дисперсии, либо увеличением фокусного расстояния камерного объектива. Как правило, более выгодно достигать увеличения дисперсии увеличением угловой дисперсии. Увеличение фокусного расстояния камерного объектива сопровождается (при неизменном диаметре объектива) уменьшением светосилы прибора. Кроме того, увеличению Р должно соответствовать увеличение и фокусного расстояния коллиматора /, т. е. значительное увеличение габаритов прибора, ибо, в противном случае, параллельно с увеличением расстояния между линиями увеличивается и ширина изображения щели, т. е. ширина линий — различимость близких линий, таким образом, не изменяется ). Помочь делу уменьшением ширины щели можно лишь в незначительной степени — предел здесь кладётся качеством ножей щели, а также ослаблением яркости линейчатого спектра (см. стр. 107) при очень узких щелях. [c.103] Увеличение дисперсии прибора за счёт увеличения угловой дисперсии не сопровождается уменьшением светосилы прибора более того, при этом уменьшается яркость непрерывного спектра по отношению к яркости линий, что большей частью очень выгодно (см. также стр. 107). [c.103] Наиболее распространённый путь повышения угловой дисперсии — это увеличение числа призм. Если призмы стоят в минимуме отклонения, то угловая дисперсия и разрешающая сила (см. ниже) растут пропорционально числу призм. Практически приборы с числом призм больше трёх, однако, не строятся, ввиду быстро возрастающих конструктивных трудностей. [c.104] Увеличение числа призм практикуется только в приборах со стеклянной оптикой. Призмы из кварца настолько дороги, что для ультрафиолетовой области спектра обычно ограничиваются однопризменными приборами, увеличивая линейную дисперсию путём удлинения фокусного расстояния объективов. [c.104] Дисперсия спектрального аппарата определяет расстояние в спектре между максимумами изображений двух линий с длинами волн и Лд (рис. 99). Поскольку, однако, изображение линий, как мы видели в 5, всегда имеет некоторую ширину, разрешение в спектре линий, близких по длинам волн, в значительной степени будет определяться и шириной изображений. В случае узких изображений линий, с резко спадающими контурами, очевидно, будут разделяться линии, более близкие по длинам волн, чем в случае широких размытых контуров. [c.104] Результаты теоретического рассмотрения связи ширины изображения линий с шириной щели изображены на рис. [c.105] Величина г — Я/Дл называется разрешающей силой прибора. Она определяется в основном следующими факторами 1) диффрак-цией света на диафрагмах, ограничивающих размеры оптики приборов 2) несовершенством оптической системы—сферической аберрацией объективов, астигматизмом, вносимым призмами и объективами, и т. д. 3) конечной шириной линии в излучении самого источника и 4) расплыванием изображения линий в эмульсии фотопластинки при фотографической регистрации спектра. Основную роль играет в большинстве случаев первая из указанных причин. Уширение, обусловленное несовершенством оптики прибора при современном высоком качестве оптики, при хорошей фокусировке сравнительно не велико обычно оно может быть также уменьшено диафрагмированием объектива. Истинная ширина линии начинает играть роль только для диффузных линий, и, наконец, фотографическое уширение может быть сведено к минимуму уменьшением экспозиции ). [c.105] В большинстве аппаратов диафрагмирование в некоторых пределах ведёт обычно к улучшению качества спектра, ибо погрешности (аберрации) диафрагмированного объектива меньше, и это обстоятельство может с лихвой компенсировать уменьшение разрешения из-за сокращения величины Ь. Однако, при значительном диафрагмировании наступает уже заметное ухудшение спектра вследствие уменьшения разрешающей силы. [c.106] В приборах, в которых диафрагмируется камерный объектив, ухудшение различимости линий за счёт уменьшения разрешающей силы прибора может сказаться для краёв спектра уже при сравнительно небольшом диафрагмировании. Так, например, для спектрографа Ои-24, при диафрагмировании относительного отверстия от 1 15 до 1 18, разрешимость линий в коротковолновой части спектра заметно уменьшается. Обусловлено это тем, что при диафрагмировании камерного объектива происходит неравноценное ослабление пучков лучей, соответствующих различным длинам волн пучки лучей, соответствующие краям спектра, при диафрагмировании очень сильно усекаются. Таким образом, сравнительно небольшое изменение относительного отверстия объектива от 1 15 до 1 18 соответствует значительно более сильному уменьшению сечения коротковолновых пучков. [c.106] Обратимся теперь к факторам, определяющим яркость изображения спектра. При регистрации спектра с помощью фотографической пластинки, почернение пластинки будет определяться количеством света, попадающего на единицу площади изображения, т. е. его освещённостью. Таким образом, яркость спектра будет пропорциональна количеству света, попадающего в спектральный аппарат, и обратно пропорциональна площади, на которую этот свет распределяется. [c.106] Отсюда и вытекает высказанное на стр. 103 утверждение, что увеличение угловой дисперсии прибора понижает яркость непрерывного спектра по сравнению с яркостью линий. Увеличивая дисперсию за счёт удлинения фокусного расстояния камерного объектива, мы одновременно в одинаковой пропорции уменьшаем яркость и линейчатого и непрерывного спектра увеличивая же 0, мы оставляем яркость линейчатого спектра неизменной и уменьшаем яркость непрерывного фона. [c.107] Как следует из приведённого выше рассмотрения, яркость линейчатого спектра не зависит от ширины щели только в том случае, когда ширина изображения щели изменяется пропорционально ширине самой щели, т. е. для значений ширины щели, значительно превышающих нормальную . Если же перейти к щелям более узким, одного порядка с нормальной, то при уменьшении ширины щели ширина изображения уже не будет следовать за шириной щели, а будет уменьшаться всё более и более медленно. Таким образом, уменьшение ширины шели будет сопровождаться и уменьшением яркости линейчатого спектра. Это иллюстрируется второй кривой рис. 100, которая отображает изменение яркости линий (левая вертикальная ось) с изменением ширины щели. [c.107] Таким образом ширина щели, лежащая между 1,0 и 2,0 нормальной ширины , является оптимальной. Поскольку нормальная ширина щели зависит от параметров прибора (от относительного отверстия коллиматора //), то абсолютное значение оптимальной ширины щели является величиной, индивидуальной для каждого спектрального аппарата. Так так изображённые на рис. 100 графики в силу ряда упрощающКх предположений, положенных в основу их вывода, не могут претендовать на точные количественные данные, выбор оптимальной ширины щели для каждого спектрального аппарата необходимо осуществлять экспериментально 1). [c.108] Однолинзовый конденсор при нерезкой фокусировке источника I а щели спектрального аппарата Р—источник, К—конденсор, 5 — щель, Ь — коллиматорный объектив, В — экран для выделения зон источника. [c.111] Наряду с конденсорами, обе поверхности которых являются сферическими, иногда применяют плоско-цилиндрические, а также сферо-ци-линдрические конденсоры. Подобные конденсоры дают изображение источника в виде узкой линии, это позволяет получать при достаточной высоте освещённого пятна на щели, меньшую, по сравнению со сферическим конденсором, ширину пятна. Этим достигается соответствующее увеличение освещённости щели. В остальном к этим конденсорам применимы все изложенные выше соображения. [c.111] При работе в ультрафиолетовой области спектра обычно в качестве конденсоров используются простые не ахроматизированные линзы фокусные расстояния их зависят от длины волны. Поэтому при работе с системой промежуточного отображения , необходимо для каждого участка спектра подбирать свои значения расстояний между линзами. В качестве примера мы приводим на рис. 106 соответствующие графики, относящиеся к конденсорной системе для спектрографа Ри-24 (/ ш = = 80 мм, /по = 160 мм, /пш = 227 мм). [c.112] Чтобы пересчитать фокусные расстояния кварцевых линз, даваемые обычно для видимого света (О-линия На), для различных длин волн ультрафиолетовой области спектра, можно пользоваться графиком рис. 107. [c.112] Вернуться к основной статье