Оптические характеристики спектрального прибора 1

• Оптические характеристики спектрального прибора

1. Рабочая область спектра - диапазон длин волн в котором работает спектральный прибор. Рабочая область прибора зависит от материала из которого выполнены его оптические детали. Призма – из прозрачного материала, обладающего достаточной дисперсией. Объективы – либо из прозрачного материала, либо – зеркальные. Регистрирующая часть – должна обладать достаточной чувствительностью к выбранному диапазону длин волн. Стилоскоп СЛ - 12 стеклянная оптика. 390 -700 нм Спектрограф ИСП-28 оптика кварцевая 200 -600 нм

2. Увеличение спектрального прибора - отношение размеров спектральной линии к размерам щели.

Увеличение "N" спектрального прибора отношение высоты спектральной линии"hл" к высоте щели "hщ и ширины линии "sл" к ширине входной щели прибора " sщ 1 N = hл/hщ = АВ/АIВI=f 2/ f 1

Увеличение "N" спектрального прибора равно отношению фокусного расстояния фокусирующего объектива f 2 к фокусному расстоянию объектива коллиматора f 1 (объектив f 2 исправлен на хроматическую аберрацию)

3. Линейная дисперсия - L - отношение расстояния между двумя спектральными линиями l близкой длины волны к разности их длин волн .

Для призменного прибора: - угловая дисперсия призмы График линейной дисперсии призменного прибора

Для дифракционного прибора: - угловая дисперсия дифракцонной решетки

Обратная линейная дисперсия. - показывает, сколько нанометров (ангстрем) укладывается в единице длины (на одном мм) спектра.

4. Разрешающая способность - способность прибора давать раздельное изображение линий близкой длины волны. - средняя длина волны разрешаемых прибором линий; - минимальная разность длин волн двух соседних линий, которые прибор еще способен разрешить

Спектр идентичных образцов, полученные на спектрографах с разной разрешающей способностью и малой шириной щели: а и в - линии 1 и 2 разрешены; б -линии 1 и 2 не разрешены.

Разрешающая способность прибора тем больше, чем уже линии и чем больше расстояния между их центрами можно получить на этом приборе. Ширина линии зависит от ширины щели спектрального прибора. Расстояние между центрами линий зависит от линейной дисперсии прибора. Казалось бы, уменьшением ширины щели можно добиться сколь угодно малой ширины спектральной линии. Однако, это справедливо только при достаточно широких щелях.

Зависимость ширины спектральной линии от ширины щели. Геометрическое изображение щели л. г– ширина линии пропорциональна ширине щели «б-в» . S а б в

Дифракционное изображение щели При узких щелях «а-б» изображение щели получается шире геометрического и ширина линии не зависит от ширины щели. Причина уширения линий - дифракция света на оптических деталях прибора. Линия называется дифракционной S л. д 2 Sл. д а б

D действующее отверстие D

Если расстояние между центрами линий - l больше ширины каждой линии, линии разрешены. l > Sл. д

Если, расстояние между центрами линий меньше ширины каждой линии, они сливаются в одну линию. l < Sл. д

Нормальной называется ширина щели, при которой л. д Sл. г = S Sл D Sщ. н Sщ D- действующее отверстие призмы

Теоретическая разрешающая способность равна произведению действующего отверстия на угловую дисперсию диспергирующего элемента Для призменного прибора: - угловая дисперсия D -действующее отверстие Для дифракционного прибора: - угловая дисперсия ДР D - действующее отверстие ДР

Светосила прибора определяет эффективность использования света, идущего от источника света и опадающего в спектральный прибор.

Светосилу спектральных приборов с визуальной и фотоэлектрической регистрацией оценивают по световому потоку, который участвует в построении спектральной линии. Светосила по световому потоку (FФ) - квадрат относительного отверстия объектива коллиматора: - относительное отверстие объектива

Светосилу спектральных приборов с фотографической регистрацией оценивают по освещенности линии. Светосила по освещенности (FE) - квадрат относительного отверстия объектива камеры:

СВЕТОСИЛА ПРИБОРА Светосила спектрографа: F=d 22 / f 22 Участок спектра стали, полученный в одинаковых условиях, но на спектрографах с разной светосилой: а светосила прибора мала; б светосила больше; в - еще больше. Светосила спектрометра и стилоскопа F=d 21 / f 21

Влияние ширины щели на ширину и освещенность спектральных линий и фона.

График зависимости освещенности спектральной линии от ширины щели. График зависимости ширины спектральной линии от ширины щели. Ширина линии Освещенность линии Минимальн ая ширина линии Нормальная ширина щели Ширина щели График зависимости освещенности фона от ширины щели Освещенность фона Sщ. н. = f 1* /D Sд. ш. л = f 2* /D Ширина щели

Разновидности схем спектральных приборов