Дисперсионная призма
В оптике дисперсионная призма — оптическая призма, обычно имеющую форму геометрической треугольной призмы, используемую в качестве спектроскопического компонента. Спектральная дисперсия — наиболее известное свойство оптических призм, хотя и не самая частая цель использования оптических призм на практике. Треугольные призмы используются для спектрального разложения света, то есть для разделения его на спектральные составляющие (цвета радуги для видимой области электромагнитного спектра). Свет разных длин волн (цветов) будет отклоняться призмой под разными углами, создавая спектр на детекторе (или видимый через окуляр). Это происходит из-за того, что показатель преломления материала призмы (часто, но не всегда, стекла) меняется в зависимости от длины волны. Применяя закон Снеллиуса, можно увидеть, что по мере изменения длины волны света и соответственно показателя преломления для данной длины волны, изменяется также угол преломления светового луча, пространственно разделяя свет на цвета. Обычно более длинные волны (красный цвет) подвергаются меньшему отклонению, чем более короткие волны (синий цвет), для которых показатель преломления больше.
Подробное математическое описание однопризменной дисперсии дано Борном и Вольфом. Случай дисперсии с несколькими призмами рассматривает .
Разложение белого света на цвета с помощью призмы привело сэра Исаака Ньютона к выводу, что белый свет состоит из смеси разных цветов.
Обзор
Хотя показатель преломления зависит от длины волны света в каждом материале, некоторые материалы имеют гораздо более сильную зависимость дисперсии от длины волны, чем другие. Призмы из крона, такого как BK7, имеют относительно небольшую дисперсию, в то время как кремниевые стёкла (или флинт) имеют гораздо более высокую дисперсию (для видимого света) и, следовательно, более подходят для использования в качестве дисперсионных призм. Плавленый кварц и другие оптические материалы используются на ультрафиолетовых и инфракрасных длинах волн, где обычные стёкла становятся непрозрачными.
Верхний угол призмы (угол кромки между входной и выходной гранями) может быть расширен для увеличения спектральной дисперсии. Однако его часто выбирают так, чтобы и входящие, и исходящие световые лучи падали на поверхность под углом Брюстера; поскольку за пределами угла Брюстера потери на отражение значительно возрастают. Чаще всего дисперсионные призмы бывают равносторонними (угол при вершине составляет 60 градусов), где это наблюдается.
Типы
- Треугольная призма
- Призма Аббе
- Призма Пеллин — Брока
- Призма амичи
- — треугольная призма 30:60:90 с зеркальной, светоотражающей гранью, которая дважды отражается от одной и той же противоположной грани.
Схемы размещения решёток и призм
Существует шесть схем размещения дифракционной решётки или призмы, которые считаются «классикой».
Гризмы (решётчатые призмы)
Дифракционную решётку можно сформировать на одной грани призмы с образованием элемента, называемого «гризмой». Спектрографы широко используются в астрономии для наблюдения за спектрами звёзд и других астрономических объектов. Введение призмы в коллимированный луч астрономическую ПЗС камеру превращает эту камеру в спектрометр, поскольку луч всё ещё продолжает двигаться примерно в том же направлении, проходя через неё. Отклонение призмы ограничено, чтобы точно компенсировать отклонение из-за дифракционной решётки на центральной длине волны спектрометра.
Компонент спектрометра другого типа, называемый , также состоит из призмы с дифракционной решёткой, расположенной на одной из поверхностей. Однако в этом случае решётка используется для отражения, когда свет падает на решётку изнутри призмы, прежде чем полностью отражается обратно в призму (и выходит с другой стороны). Уменьшение длины волны света внутри призмы приводит к увеличению результирующего спектрального разрешения на величину отношения показателя преломления призмы к показателю преломления воздуха.
При использовании гризмы или погружённой дифракционной решётки основным источником спектральной дисперсии является сама решётка. Любой эффект из-за хроматической дисперсии от самой призмы является случайным, в отличие от реальных призменных спектрометров.
В популярной культуре
Воспроизведение художником дисперсионной призмы можно увидеть на обложке альбома Pink Floyd «The Dark Side of the Moon», одного из самых продаваемых альбомов всех времён. Культовый рисунок показывает, как луч белого света входит в призму и начинает разделяться, и также показывает спектр, покидающий призму.
Примечания
- M. Born and E. Wolf, , 7 ed. (Cambridge University, Cambridge, 1999), pp. 190—193.
- , Tunable Laser Optics (Elsevier Academic, New York, 2003).
- George J . Zissis (1995). «Dispersive prisms and gratings Архивная копия от 12 июля 2019 на Wayback Machine» (pdf) in Michael Bass et al. (eds.) Handbook of Optics Архивная копия от 5 июля 2016 на Wayback Machine. Vol. 2, Ch. 5. McGraw Hill.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Дисперсионная призма, Что такое Дисперсионная призма? Что означает Дисперсионная призма?
V optike dispersionnaya prizma opticheskaya prizma obychno imeyushuyu formu geometricheskoj treugolnoj prizmy ispolzuemuyu v kachestve spektroskopicheskogo komponenta Spektralnaya dispersiya naibolee izvestnoe svojstvo opticheskih prizm hotya i ne samaya chastaya cel ispolzovaniya opticheskih prizm na praktike Treugolnye prizmy ispolzuyutsya dlya spektralnogo razlozheniya sveta to est dlya razdeleniya ego na spektralnye sostavlyayushie cveta radugi dlya vidimoj oblasti elektromagnitnogo spektra Svet raznyh dlin voln cvetov budet otklonyatsya prizmoj pod raznymi uglami sozdavaya spektr na detektore ili vidimyj cherez okulyar Eto proishodit iz za togo chto pokazatel prelomleniya materiala prizmy chasto no ne vsegda stekla menyaetsya v zavisimosti ot dliny volny Primenyaya zakon Snelliusa mozhno uvidet chto po mere izmeneniya dliny volny sveta i sootvetstvenno pokazatelya prelomleniya dlya dannoj dliny volny izmenyaetsya takzhe ugol prelomleniya svetovogo lucha prostranstvenno razdelyaya svet na cveta Obychno bolee dlinnye volny krasnyj cvet podvergayutsya menshemu otkloneniyu chem bolee korotkie volny sinij cvet dlya kotoryh pokazatel prelomleniya bolshe Fotografiya treugolnoj prizmy s dispergirovannym svetom Lampy vidimye skvoz prizmu Podrobnoe matematicheskoe opisanie odnoprizmennoj dispersii dano Bornom i Volfom Sluchaj dispersii s neskolkimi prizmami rassmatrivaet Razlozhenie belogo sveta na cveta s pomoshyu prizmy privelo sera Isaaka Nyutona k vyvodu chto belyj svet sostoit iz smesi raznyh cvetov ObzorHotya pokazatel prelomleniya zavisit ot dliny volny sveta v kazhdom materiale nekotorye materialy imeyut gorazdo bolee silnuyu zavisimost dispersii ot dliny volny chem drugie Prizmy iz krona takogo kak BK7 imeyut otnositelno nebolshuyu dispersiyu v to vremya kak kremnievye styokla ili flint imeyut gorazdo bolee vysokuyu dispersiyu dlya vidimogo sveta i sledovatelno bolee podhodyat dlya ispolzovaniya v kachestve dispersionnyh prizm Plavlenyj kvarc i drugie opticheskie materialy ispolzuyutsya na ultrafioletovyh i infrakrasnyh dlinah voln gde obychnye styokla stanovyatsya neprozrachnymi Verhnij ugol prizmy ugol kromki mezhdu vhodnoj i vyhodnoj granyami mozhet byt rasshiren dlya uvelicheniya spektralnoj dispersii Odnako ego chasto vybirayut tak chtoby i vhodyashie i ishodyashie svetovye luchi padali na poverhnost pod uglom Bryustera poskolku za predelami ugla Bryustera poteri na otrazhenie znachitelno vozrastayut Chashe vsego dispersionnye prizmy byvayut ravnostoronnimi ugol pri vershine sostavlyaet 60 gradusov gde eto nablyudaetsya TipyTreugolnaya prizma Prizma Abbe Prizma Pellin Broka Prizma amichi treugolnaya prizma 30 60 90 s zerkalnoj svetootrazhayushej granyu kotoraya dvazhdy otrazhaetsya ot odnoj i toj zhe protivopolozhnoj grani Shemy razmesheniya reshyotok i prizmSushestvuet shest shem razmesheniya difrakcionnoj reshyotki ili prizmy kotorye schitayutsya klassikoj Grizmy reshyotchatye prizmy Difrakcionnuyu reshyotku mozhno sformirovat na odnoj grani prizmy s obrazovaniem elementa nazyvaemogo grizmoj Spektrografy shiroko ispolzuyutsya v astronomii dlya nablyudeniya za spektrami zvyozd i drugih astronomicheskih obektov Vvedenie prizmy v kollimirovannyj luch astronomicheskuyu PZS kameru prevrashaet etu kameru v spektrometr poskolku luch vsyo eshyo prodolzhaet dvigatsya primerno v tom zhe napravlenii prohodya cherez neyo Otklonenie prizmy ogranicheno chtoby tochno kompensirovat otklonenie iz za difrakcionnoj reshyotki na centralnoj dline volny spektrometra Komponent spektrometra drugogo tipa nazyvaemyj takzhe sostoit iz prizmy s difrakcionnoj reshyotkoj raspolozhennoj na odnoj iz poverhnostej Odnako v etom sluchae reshyotka ispolzuetsya dlya otrazheniya kogda svet padaet na reshyotku iznutri prizmy prezhde chem polnostyu otrazhaetsya obratno v prizmu i vyhodit s drugoj storony Umenshenie dliny volny sveta vnutri prizmy privodit k uvelicheniyu rezultiruyushego spektralnogo razresheniya na velichinu otnosheniya pokazatelya prelomleniya prizmy k pokazatelyu prelomleniya vozduha Pri ispolzovanii grizmy ili pogruzhyonnoj difrakcionnoj reshyotki osnovnym istochnikom spektralnoj dispersii yavlyaetsya sama reshyotka Lyuboj effekt iz za hromaticheskoj dispersii ot samoj prizmy yavlyaetsya sluchajnym v otlichie ot realnyh prizmennyh spektrometrov V populyarnoj kultureVosproizvedenie hudozhnikom dispersionnoj prizmy mozhno uvidet na oblozhke alboma Pink Floyd The Dark Side of the Moon odnogo iz samyh prodavaemyh albomov vseh vremyon Kultovyj risunok pokazyvaet kak luch belogo sveta vhodit v prizmu i nachinaet razdelyatsya i takzhe pokazyvaet spektr pokidayushij prizmu PrimechaniyaM Born and E Wolf 7 ed Cambridge University Cambridge 1999 pp 190 193 Tunable Laser Optics Elsevier Academic New York 2003 George J Zissis 1995 Dispersive prisms and gratings Arhivnaya kopiya ot 12 iyulya 2019 na Wayback Machine pdf in Michael Bass et al eds Handbook of Optics Arhivnaya kopiya ot 5 iyulya 2016 na Wayback Machine Vol 2 Ch 5 McGraw Hill
