Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
света в светоотводах падают на стенки трубки под углом, большим
предельного. В результате такого падения света происходит полное
внутреннее отражение от внутренней поверхности стенки трубки и свет,
направленный в один торец изогнутой трубки, выходит через ее другой
торец. Поэтому торец трубки светоотвода можно использовать для освещения
труднодоступных участков. Вопросами переноса световой энергии по узким
трубкам занимается специальный раздел оптики - так называемая "волоконная
оптика".
Коротко ознакомимся с некоторыми светоотводами.
. Волокна в зависимости от формы бывают различными:
J) прямое волокно с прямыми торцами (рис. 3.14, о);
2) прямое волокно с косыми торцами (рис, 3.14, б);
3) изогнутое волокно (рис. 3.14, е);
4) волокно переменного диаметра; а) волокно, диаметр которого уменьшается
в направлении распространения света; такое волокно
57
называется фоконом (рис. 3.14, г); фоконы уменьшают размеры передаваемого
изображения; б) волокно, диаметр которого увеличивается в направлении
распространения света; такое волокно называется афоконом (рис. 3.14, д).
Афоконы увеличивают размеры передаваемого изображения. Фоконы и афоконы
являются обратными системами. При изменении направления распространения
света на противоположное фокон превращается в афокон, и наоборот.
В зависимости от предназначения применяются разные формы волокон.
Материал волокна подбирается в соответствии с длиной используемой
световой волны. Так, например, дляц работы в видимой и ближней
инфракрасной области (3500-9000 А) употребляется оптическое стекло с
большим показателем преломления. Волокна из плавленого кварца применяются
в ближней ультрафиолетовой
Рис. 3.15 Рис. 3.16
области. Для работы в инфракрасном диапазоне (до X = 1200 А и более)
можно использовать стекла с присадкой трехсульфндного мышьяка.
Светоотводы выполняют две функции: 1) передают световую энергию, 2)
передают изображение. Для передачи световой энергии не имеет значения
взаиморасположение отдельных волокон в пучке, Последнее играет
существенную роль при передаче изображения. В этом случае необходимо,
чтобы сохранялось соответствие во взаиморасположении отдельных волокон в
пучке - светоотводе - на входном и выходном торцах. С целью увеличения
количества передаваемой световой энергии нужно увеличить сечение волокна.
Однако при этом теряется его гибкость и тем самым ограничивается его
применение. Чтобы, не изменяя гибкости волокна, увеличить передаваемую
световую энергию, отдельные волокна соединяют вместе в один пучок,
который не искажает изображения при изгибах и скручивании. Пучки можно
образовать двумя способами:
1. Отдельные упругие волокна с защитными покрытиями склеиваются в виде
жгута (рис. 3.15).
2. Отдельные упругие волокна располагаются в среде с меньшим показателем
преломления (рис. 3.16),
58
Светоотводы находят широкое применение в разных областях. Они
используются в электронно-лучевых трубках, электроннооптических
преобразователях, в высокоскоростной фотографии, в качестве расширителей7
лазерных пучков, для кодирования информации, а также в электронно-счетных
машинах.
Волокна обладают следующими недостатками:
1. Происходят потери на поглощение внутри волокна.
2. Происходят потери при отражении от торцов волокна.
3. Из-за волновой природы света всегда имеют место потери световой
энергии при полновнутпеннем отражении.
4. Наличие дефектов (царапин) на поверхности, а также присутствие
загрязнений (пыли) приводят к дополнительному рассеянию света от
неоднородностей на границе раздела стекло-воздух. С целью исключения двух
последних недостатков волокно охватывается стеклянной оболочкой.
Естественно, показатель преломления волокна должен быть больше показателя
преломления стеклянного покрытия.
Рефрактометрия. Рефрактометр. Рефрактометрией называется метод
физикохимического исследования, основанный на измерении показателя
преломления.
Прибор, с помощью которого измеряется показатель преломления, называется
рефрактометром. Существуют разные методы измерения показателя
преломления.
В основе одного из этих методов лежит явление полного внутреннего
отражения.
На этом принципе построен так называемый рефрактометр Пульфриха. С
помощью этого прибора можно определить показатель преломления прозрачных
(жидких и твердых) тел в пределах от я - 1,3 до п - 1,9 с точностью до
10-4.
Принцип действия рефрактометра Пульфриха заключается в следующем.
Параллельный скользящий пучок монохроматического света направляется на
верхнюю грань (рис. 3.17) прямоугольной призмы с известным показателем
преломления п0 (призма обычно изготовляется из тяжелого стекла-флинта,
имеющего показатель преломления порядка 1,9), на которой расположен
образец (твердый или жидкий) с неизвестным показателем преломления.
Если п <"о> то согласно закону преломления для скользящего пучка
п = п0 sin фпред, (3.29)
где п - показатель преломления исследуемого вещества. Если угол выхода
