Большая советсткая энциклопедия Монохроматор

Монохроматор

Монохроматор в оптике, прибор для выделения узких интервалов длин волн (частот) оптического (т. е. видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) излучения; один из спектральных приборов. М. состоит (рис.) из входной щели 1, освещаемой источником излучения, коллиматора 2, диспергирующего элемента 3 (см. Дисперсия света), фокусирующего объектива 4 и выходной щели 5. Элемент 3 пространственно разделяет лучи разных длин волн l, направляя их под разными углами j, и в фокальной плоскости объектива 4 образуется спектр — совокупность изображений входной щели в лучах всех длин волн, испускаемых источником. Нужный участок спектра совмещают с выходной щелью 5 поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели 5, меняют спектральную ширину dl (интервал длин волн) выделенного участка.

Диспергирующими элементами М. служат дисперсионные призмы и дифракционные решётки. Их угловая дисперсия Dj/Dl вместе с фокусным расстоянием объектива 4 определяет линейную дисперсию М. Dl/Dl (Dj— угловая разность направлений лучей, длины волн которых отличаются наDl; Dl — расстояние в плоскости выходной щели, разделяющее эти лучи). Призмы дешевле решёток и обладают большой дисперсией в ультрафиолетовой области. Однако их дисперсия сильно уменьшается с ростом l; кроме того, для разных областей спектра необходимы призмы из разных материалов. Решётки свободны от этих недостатков.

Кроме дисперсии, качество М. определяют его разрешающая способность и светосила. Разрешающая способность М., как и любого другого спектрального прибора, равна l/(Dl)*, где (Dl)* — наименьшая разность длин волн, ещё различимая в выходном излучении М. Светосила М. показывает, какая часть лучистой энергии, испускаемой источником в выделенном интервале dl, проходит через М. Она зависит от геометрических характеристик М. (в частности, размеров щелей и диспергирующего элемента) и от потерь на отражение и поглощение в оптике М.

Объективы М. (коллиматорный и фокусирующий) могут быть линзовыми или зеркальными. Зеркальные объективы пригодны в гораздо более широком спектральном диапазоне, чем линзовые, и, в отличие от последних, не требуют перефокусировки при переходе от одного выделяемого участка спектра к другому. Это особенно удобно в невидимых для глаза областях спектра (ультрафиолетовой и инфракрасной), в связи с чем в М. для этих областей применяется преимущественно зеркальная оптика.

М. служат важнейшими составными частями источников монохроматического освещения и спектрофотометров, с помощью которых измеряют энергию, излучаемую исследуемыми объектами в различных областях спектра. В спектрофотометрии особенно важно избежать попадания в выходную щель М. рассеянного света с длинами волн, далёкими от выделяемого участка спектра. С этой целью часто применяют двойные М., представляющие собой два М., конструктивно объединённых так, что выходная щель первого из них служит входной щелью второго. К преимуществам двойных М. относится также возможность существенно повысить их дисперсию.

Лит.: Топорец А. С., Монохроматоры, М., 1955; Пейсахсон И. В., Оптика спектральных приборов, Л., 1970.

А. П. Гагарин.