Спектроскоп и принцип его работы

Глава 1. Спектр.

Спектр и видимое излучение.

Первым свои наблюдения об оптическом спектре описал Роджер Бэкон. Но первым человеком открывшим дисперсию света в призмах был Исаак Ньютон. Он так же был первым человеком использовавшим слово «спектр» в описании своих оптических опытов. Из проведённых со стеклянной призмой опытов он сделал вывод что свет состоит из потока частиц разных цветов, движущихся с разной скоростью. Красные частицы по его мнению двигались с большей скоростью нежели чем остальные поэтому меньше отклонялись проходя через стекло. Ньютон разделил свет на семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, индиго и фиолетовый. Зачастую выдвигалось мнение, что индиго не является самостоятельным цветом а лишь является оттенком голубого или фиолетового, однако по западной традиции он всё ещё считается одним из цветов спектра. В 19 веке, после открытия ультрафиолетового и инфракрасного излучений, понимание видимого спектра стало более точным. Излучения видимого, и часть инфракрасного спектров принадлежат к оптическому диапазону. Они могут свободно проходить сквозь атмосферу и могут легко отражаться и преломляться в оптических системах.

Рис1.

В спектр видимого излучения входят 7 цветов.

Спектроскоп и принцип его работы.

Исторически первые спектроскопы строились на принципе использования видимого света, подвергнутого дисперсии с помощью призмы. Длина волны фиксировалась с помощью встроенной в прибор шкалы, её положение устанавливали по известным ярким спектральным линиям эмиссионного излучения отдельных веществ. Позже понятие было расширено, и теперь оно включает любые измерения интенсивности излучения как функции длины волны излучения (или частоты). Таким образом спектроскопия позволяет изучать взаимодействие излучения с веществом в переменной области частот.

Рис2.

Схема простейшего спектроскопа направленного.

Параллельные лучи света от источника направляются на призму под углом. При прохождении из одной оптической среды в другую лучи имеющие большую длину волны отклоняются на больший угол. Так как все лучи с одинаковыми длинами волн выходят из призмы параллельными между собой, то объектив собирает их в одну точку фокальной плоскости. В этой плоскости лучи одного цвета дают изображение узкой щели: геометрическое место всех изображений даваемых различными лучами, входящими в состав исследуемого пучка, называется призматическим спектром данного излучения. Так как изображение спектра мало, то для увеличения его применяют окуляр, действующий как обычная лупа.

Рис3.

Разложение белого света (1) на цветной спектр (2),
и отражённая часть (3).