Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Dt
Линейная дисперсия эшелона
Di = (2
2h kx 0
Спектральная область дисперсии имеет вид,
ДЛ = №!2h} а предел разрешения определяется формулой
6^ - №2Nh.
Сравнивая характеристики прозрачного и отражательного эшелонов, можно сделать следующие выводы. Отражательный эшелон имеет угловую дисперсию в 3—4 раза больше и во столько же раз меньший предел разрешения, чем прозрачный эшелон. В то время как прозрачный эшелон очень чувствителен к колебаниям температуры, отражательный эшелон практически к ним нечувствителен. К преимуществу отражательного эшелона следует также отнести возможность его использования в вакуумной УФ области.
Как и пластинка Люммера—Герке, эшелон Майкельсона обычно используется совместно с другим спектральным прибором. Сканирование по длинам волн при использовании прозрачного эшелона достигается его легким наклоном, а при использовании отражательного эшелона — изменением давления в специальной барокамере,
куда устанавливается эшелон. Изменение давления в барокамера позволяет в небольших пределах менять оптическую разность хода: что в свою очередь дает возможность перемещать спектральную линию из одного положения в другое. j|
На рис. 118 показаны некоторые из возможных схем установок эшелона совместно с дополнительным спектральным прибором*
В схеме рис. 118, а входная щель эшелона помещена в фокальной: плоскости объектива коллиматора. Этот же объектив фокусируем; интерференционную картину на входную щель спектрального при~ бора. Схема на рис. 118, б иллюстрирует внутреннюю установку эшелона в автоколлимационный спектрограф. Изображение интер! ференционной картины образуется на фотопластинке спектрографа!
3. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ ФАБРИ—
ПЕРО
Как и рассмотренные ранее пластинка Люммера—Герке и эшелон Майкельсона, интерферометр Фабри —Перо [12, 13] относится к спектральным приборам, которые основаны на многолучевой интерферещ ции в пластинках. llSl
Интерферометры Фабри—Перо (ИФП) представляют собой плоа скопараллельные или клиновидные пластинки, ограниченные noJfj верхностями с высоким коэффициентом отражения р. Кроме плоских поверхностей в ИФП используются сферические. Наряду с ИФП, образованными двумя поверхностями, используются интерферометр*! с тремя поверхностями или комбинации двухзеркальных ИФП. Многолучевая интерференция в ИФП происходит в результате деле! ния амплитуды всего фронта световой волны, падающей на интерферометр. Это достигается тем, что зеркальные слои, покрывающие поверхности, обладают пропусканием, характеризующимся коэффициентом т. Если через а обозначить коэффициент поглощения зерй калъных слоев, то р + т + о — 1.
Принцип образования многолучевых интерференционных полос ясен из рис. 119. Пучок параллельных лучей (на рисунке показан
J' / 1'
Рис. 119. Ход лучей при многолучевой интерференции
Рис. 120. Распределение интенсивности в проходящем и отраженном свете
.......-if
!
-.¦ЩрА
ill
iiiiiili
160
WlllllllllllllllllllullllllllllillllliliillillilllllllllW
S2
Рис. 121. Двухзеркальный плоскопа-ргллельный ИФП
Рис. 122. Клиновый ИФП
один луч 1 этого пучка) падает под углом г на пластинку, образован-ную двумя параллельными плоскими поверхностями St и S2, покрытыми зеркальными слоями, частично отражающими и частично пропускающими свет.
На поверхности S1 в точке А луч частично отражается, образуя луч Г и падает на поверхность S2 в точке В. Здесь луч вновь частично отражается, попадает на поверхность S1 в точке С и образует луч 2'. Отражаясь в точке С, луч попадает на поверхность S2 в точке D и образует луч 2”. Аналогично возникают лучи 3', 3” и т. д.
В результате многократных отражений на зеркальных поверхностях и прохождения через них образуется совокупность когерентных интерферирующих лучей с постоянной для каждой пары сосед-них интерферирующих лучей разностью хода»
Интерферируя между собой, лучи образуют многолучевую интерференционную картину, отличную от интерференционной картины при взаимодействии двух лучей (см. рис. 13). В проходящем свете интерференционная картина представляет собой узкие светлые полосы, разделенные широкими темными промежутками (рис. 120, а). В отраженном свете (рис. 120, б) картина будет дополнительной по отношению к картине, наблюдаемой в проходящем свете (строго говоря, это справедливо для случая непоглощающих слоев),
В технике интерференционной спектроскопии наибольшее распространение получили следующие типы ИФП: двухзеркальный плоскопараллельный,двухзеркальный клиновый,четырехзеркальный плоскопараллельный (мультиплекс) и двухзеркальный сферический.
Плоскопараллельный ИФП. Прибор (рис. 121) представляет собой две параллельно установленные пластинки S1 й S2, покрытые полупрозрачными слоями, отстоящими друг от друга на расстояние h. Величина h называется также толщиной ИФП. При h — const ИФП называют эталоном Фабри—Перо.
Для устранения дополнительных систем интерференционных полос, образующихся от незеркальных поверхностей пластин, последние выполняются клиновидными (угол порядка 1—2°).
Разность хода А между двумя соседними лучами, прошедшими через ИФП, определяется выражением
