Спектральные призмы

Спектральные призмы (дисперсионные призмы), одна из групп оптических призм; служат для пространственного разделения (разложения в спектр) излучений оптического диапазона, различающихся длинами волн. Разделение излучений на монохроматические составляющие спектральными призмами является результатом зависимости угла отклонения δ луча, прошедшего через призму от показателя преломления п, различного для лучей равных длин волн λ. Качество спектральной призмы характеризуется угловой дисперсией, которая зависит от материала призмы (величин n и Δ λ), преломляющего угла α и угла падения i₁ (а следовательно, и от углов преломления и на первой и второй гранях призмы): i₁'. i₂'

(29)

В зависимости от исследуемой области спектра применяются спектральные призмы из различных материалов: стекла (чаще всего из флинта) - для видимой области; кристаллического кварца, флюорита и др. - для УФ области; фтористого лития, хлористого магния и др. - для ИК области.

Наиболее часто используются следующие спектральные призмы:

1) простая трёхгранная призма с преломляющим углом α=60^о;

2) призма Корню, представляющая собой соединение на оптическом контакте двух прямоугольных призм с преломляющим углом α₁=30^о вырезанных из лево- и правовращающего кварца так, что кристаллографические оси параллельны основаниям призм. В призме Корню компенсируется двойное лучепреломление и вращение плоскости поляризации, что улучшает качество спектра. В автоколлимационных приборах того же эффекта достигают, применяя одну половину призмы Корню, задняя поверхность которой покрыта отражающим слоем;

4) призма Розерфорда-Броунинга из трёх склеенных призм, увеличивающая угловую дисперсию за счёт большого преломляющего угла (α₂=100°); центральная призма изготовляется из стекла (флинт) с большим показателем преломления n₂, две боковые призмы - из стекла (крон) с малым n₁.

5) призма прямого зрения (призма Амичи), состоящая из трёх или более-склеенных прямоугольных призм. Боковые призмы изготовляются из крона, средняя - из флинта (n1>n2). Один из средних лучей спектра проходит призму Амичи без отклонения; лучи с большей и меньшей длиной волны отклоняются в стороны от среднего луча.

Рисунок 50. Cпектральные призмы

Для разложения поступающего в прибор излучения на монохроматические составляющие используют призмы и системы призм, а также дифракционные решетки. Физические явления, на которых основано применение призм и решеток, различны, но действие их на световые пучки во многом сходно. Это позволяет характеризовать свойства обоих устройств одними и теми же величинами - угловой дисперсией, меридиональным увеличением, кривизной спектральных линий. Однако численные значения этих величин и зависимость их от длины волны у призм и решеток сильно различаются, и это определяет области применения их в спектральном приборостроении.