ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ ПРИБОРЫ: • ПРИЗМЕННЫЙ МОНОХРОМАТОР

ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ

ПРИБОРЫ: • ПРИЗМЕННЫЙ МОНОХРОМАТОР • МОНОХРОМАТОРЫ ЭБЕРТА-ФАСТИ и Черны -Тернера • ЛЯМБДЯМЕТРЫ АНГСТРЕМ

Призменный монохроматор

Призменный монохроматор

I- Осветительная часть 1. Источник света 2. Конденсор 3. Входная щель II – Диспергирующая часть 4. Коллиматор 5. Диспергирующий элемент (призма Аббе) III - Приемно-регистрирующая часть 6. Объектив 7. Указатель 8. Окуляр http: // rana. ru

Диспергирующими элементами в монохроматорах могут быть дисперсионные призмы или дифракционные решётки. Из потока света, диспергированного (разложенного в непрерывный спектр) призмой или дифракционной решёткой, свет нужной длины волны, с помощью механических поворотных устройств, направляют в необходимое место (например, на кювету с исследуемым раствором). Для обеспечения точной настройки и регулирования длины волны поворот (зеркал, призмы, решётки) осуществляется с помощью специального передаточного механизма.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками Хорошую решетку изготовляют с помощью специальной делительной машины, наносящей на стеклянной пластине параллельные штрихи. Число штрихов доходит до нескольких тысяч на 1 мм; общее число штрихов превышает 100000. Просты в изготовлении желатиновые отпечатки с такой решетки, зажатые между двумя стеклянными пластинами. Наилучшими качествами обладают так называемые отражательные решетки. Они представляют собой чередующиеся участки, отражающие свет и рассеивающие его. Рассеивающие свет штрихи наносятся резцом на отшлифованной металлической пластине.

• Eсли ширина прозрачных щелей (или отражающих полос) равна а, а ширина непрозрачных промежутков (или рассеивающих свет полос) b, то величина d=a+b называется периодом решетки. Рассмотрим элементарную теорию дифракционной решетки. Пусть на решетку падает плоская монохроматическая волка длиной l.

• Вторичные источники в щелях создают световые волны, распространяющиеся по всем направлениям. Найдем условие, при котором идущие от щелей волны усиливают друга. Рассмотрим для этого волны, распространяющиеся в направлении, определяемом углом f. Разность хода между волнами от краев соседних щелей равна длине отрезка АС. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей, складываясь, будут усиливать друга. Из треугольника АВС можно найти длину катета АС: АС = АВ × sinf = d × sinf Максимумы будут наблюдаться под углом f, определяемым условием d × sinf = kl (1. 13) где k = 0, 1, 2, ….

• • Нужно иметь в виду, что при выполнении условия * усиливаются не только волны, идущие от нижних (по рисунку) краев щелей, но и волны, идущие от всех других точек щелей. Каждой точке в первой щели соответствует точка во второй щели, находящаяся от первой точки на расстоянии d. Поэтому разность хода испущенных этими точками вторичных волн равна kl, и эти волны взаимно усиливаются. За решеткой помещают собирающую линзу и за ней экран на фокусном расстоянии от линзы. Линза фокусирует лучи, идущие параллельно, в одной точке. В этой точке происходит сложение волн и их взаимное усиление. Углы f, удовлетворяющие условию (*), определяют положение максимумов на экране. Так как положение максимумов (кроме центрального, соответствующего k = 0) зависит от длины волны, то решетка разлагает белый свет в спектр). Чем больше l, тем дальше располагается тот или иной максимум, соответствующий данной длине волны, от центрального максимума. Каждому значению k соответствует свой спектр. Между максимумами расположены минимумы освещенности. Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем более широкими минимумами они разделены. Световая энергия, падающая на решетку, перераспределяется ею так, что большая ее часть приходится на максимумы, а в минимумы попадает незначительная часть энергии.

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА • С помощью дифракционной решетки можно производить очень точные измерения длины волны. Если период решетки известен, то определение длины волны сводится к измерению угла f соответствующею направлению на максимум. • Наши ресницы с промежутками между ними представляют собой грубую дифракционную решетку. Поэтому если посмотреть, прищурившись, на яркий источник света, то можно обнаружить радужные цвета. Белый свет разлагается в спектр при дифракции вокруг ресниц. Долгоиграющая пластинка с ее бороздками, проходящими близко друг от друга, подобна отражательной дифракционной решетке. Если вы посмотрите на отраженный ею свет от электрической лампочки, то обнаружите разложение света в спектр. Можно наблюдать несколько спектров, соответствующих разным значениям k. • Картина будет очень четкой, если свет от лампочки надает на пластинку под большим углом.

• В 1970 -х гг. был разработан новый, голографический метод изготовления как плоских, так и вогнутых Д-р. , причём у последних астигматизм может быть устранён в значит. области спектра. В этом методе плоская или вогнутая сферич. подложка, покрытая слоем спец. светочувствительного материала фоторезиста, освещается двумя пучками когерентного лазерного излучения (с длиной волны ), в области пересечения к-рых образуется стационарная интерференц. картина с косинусоидальным распределением интенсивности изменяющая фоторезистный материал в соответствии с изменением интенсивности в картине.

• Управление последним в различных моделях может осуществляться либо вручную (последовательно перебирая необходимые длины волн), либо автоматически (с помощью готового или собственного программного обеспечения).

Лучи от мощного источника света попадают на входную щель. От щели, освещаемой источником излучения, а затем через коллиматор, диспергирующий элемент, через фокусирующий объектив, свет выходит через выходную щель. Нужный участок спектра совмещают с выходной щелью поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели, меняют спектральную ширину dl (интервал длин волн) выделенного участка.

• Объективы монохроматора (коллиматорный и фокусирующий) : линзовые или зеркальные. • Зеркальные объективы применимы 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.

• Оптическая схема монохроматора Эберта. Фасти отличается от схемы Черны-Тернера устройством коллиматора.

Схема работы монохроматора Черны-Тернера.

МОНОХРОМАТОР МДР 41 • Монохроматор "МДР-41 x" предназначен для использования в качестве источника монохроматического излучения в широком спектральном диапазоне. • Рабочий диапазон прибора 200 -25000 нм охватывается сменными дифракционными решетками (репликами). Размер заштрихованной части 50 х40 мм, число штрихов на мм - от 3000 до 37, 5. • Прибор построен по оригинальной схеме, что позволяет существенно уменьшить уровень мешающего излучения по сравнению с обычной схемой Фасти. • Для освещения входной щели прибора использован зеркальный конденсор, в котором размещен блок светофильтров для устранения высших порядков дифракции.

МОНОХРОМАТОР • Высокосветосильный монохроматор ML 44 выполнен по горизонтальной схеме с использованием высококачественных двухлинзовых объективовахроматов в качестве коллиматорного и камерного объективов. Оптическая схема монохроматора обеспечивает компенсацию астигматизма. Сканирование спектра обеспечивается путем поворота блока из двух дифракционных решеток, установленных на одной оси вращения. Управление сканированием осуществляется от компьютера через последовательный порт RS 232.

МОНОХРОМАТОР • Входная и выходная щели – сменные, размещены на шестипозиционных дисках. Смена щелей производится вручную простым поворотом переключателя щелей. При этом индикаторы ширины щелей указывают ширину входной и выходной щелей соответственно, а программное обеспечение позволяет оценить спектральную ширину линии, выделяемой монохроматором. • Входная и выходная щели снабжены адаптерами, обеспечивающими подсоединение оптического волокна (разъем SMA-905), что исключает необходимость традиционной оптической скамьи при компоновке приборных комплексов с участием ML 44.

Принцип работы l-метра Предлагаемая схема изображена на рисунке. Излучение лазера, падающее на центр грани 1 призмы, частично отражается к приёмнику, образуя опорный пучок, а частично проходит в призму. Прошедшее в призму излучение преломляется, выходит из грани 2 и направляется к удалённому уголковому отражателю 3. Отражённый пучок возвращается в призму параллельно прямому пучку; при правильной юстировке они симметричны относительно оси ОО 1, так что возвращённый пучок попадает на грань 4 призмы в точку, симметричную точке 2, преломляется и выходит из передней грани призмы в том же направлении, что опорный пучок. Опорный и дистанционный пучки могут быть разведены или сведены небольшим перемещением точки падения входного луча лазера на призму. Интерференционная картина образуется, как всегда, при совмещении пучков и регистрируется фотоприёмником.

Интерферометры Физо

Интерферометры Физо Интерферометр предназначен для получения интерференционной картины излучения в лазерных измерителях длин долн (-метрах). Он представляет собой моноблок интерферометров Физо, в котором все оптические компоненты находятся на оптическом контакте. Воздушные клинья и базы интерферометров Физо образуются между зеркальной поверхностью верхней пластины и зеркальными поверхностями призм. Конструкция допускает возможность заполнения внутреннего объёма инертным газом для уменьшения дисперсии внутри рабочего спектрального диапазона. Материал Кварцевое стекло Качество обработки поверхности /100; 20 -10 scratch/dig Коэффициент отражения зеркал 805 %, или по требованию Спектральный диапазон 400 нм - 1060 нм Угол клина ()8 -20 угл. сек Толщина клинового промежутка (tj) 0. 005 мм - 40 мм Число интерферометров в сборке 4 Габаритные размеры ~130 x 60 x 100 мм 3 Цена, USD 3500

Интерферометры Фабри-Перо(Аксикон) • Интерферометры Фабри-Перо (эталоны) изготавливаются из высококачественного кварцевого стекла в форме твёрдотельного эталона и эталонов с воздушной прослойкой. Твёрдотельный эталон имеет форму монолитной плоскопараллельной пластины, покрытия на обеих поверхностях которой образуют резонатор с базой от 0. 5 до 15 мм (Тип I). Эталоны блочной конструкции с воздушным промежутком (Типы II, III) собраны на оптическом контакте из пары клиновидных пластин, разделённых специальным кольцом. На внутренние поверхности пластин нанесены частично отражающие покрытия. Конструкция Типа II обычно используется для Эталонов с базой 0. 5 мм - 30 мм. Для базы в 0. 005 - 0. 5 мм рекомендуется Тип III.

• Измерители длин волн лазерного излучения обладают различной точностью (от 1 пм до 0, 02 пм) и предназначены для измерения спектров лазеров. Такие приборы находят применение в фундаментальных физических исследованиях. • В последние годы освоены модификации приборов для работы как в ультрафиолетовой, так и в ближней инфракрасной области. Значительно улучшена элементная база приборов, что позволило добиться нового уровня быстродействия приборов, а также придать ему ряд спектроанализирующих свойств. Измерители длин волн лазерного излучения заслужили высокую оценку российских и зарубежных исследовательских институтов, и экспортируются во многие страны мира.

Измерители длин волн • Измерители длин волн лазерного излучения обладают различной точностью (от 1 пм до 0, 02 пм) и предназначены для измерения спектров лазеров. Такие приборы находят применение в фундаментальных физических исследованиях. • В последние годы освоены модификации приборов для работы как в ультрафиолетовой, так и в ближней инфракрасной области. Значительно улучшена элементная база приборов, что позволило добиться нового уровня быстродействия приборов, а также придать ему ряд спектроанализирующих свойств. Измерители длин волн лазерного излучения заслужили высокую оценку российских и зарубежных исследовательских институтов, и экспортируются во многие страны мира.