Світлофільтр
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Світлофільтр

Світлофільтр, пристрій, що міняє спектральний склад і енергію падаючого на нього оптичного випромінювання (світла). Основною характеристикою С. є спектральна залежність його пропускання коефіцієнта t (або оптичній щільності D = — lgt), тобто залежність t або D від частоти (довжини хвилі) випромінювання. Селективні С. призначені для відрізання (поглинання) або виділення яких-небудь ділянок спектру. У поєднанні з приймачами світла ці С. змінюють спектральну чутливість приймачів. Нейтральні С. більш менш рівномірно ослабляють потік випромінювання в певної області спектру. Дія С. може бути засновано на будь-якому оптичному явищі, що володіє спектральною вибірковістю, — на поглинанні світла (абсорбція С.), віддзеркаленні світла (відбивні С.), інтерференції світла (інтерференційні С.) дисперсії світла (дисперсійні С.) і пр.

загрузка...

  Найбільш поширені скляна абсорбція С., які відрізняються постійністю спектральних характеристик, стійкістю до дії світла і температури, високою оптичною однорідністю. промисловістю випускається більше 100 марок кольорових стекол для С. На мал. 1 приведені спектральні криві пропускання деяких з них. Використовуючи одне, два, а інколи і три стекла і міняючи їх товщину, можна отримувати С. зі всілякими спектральними властивостями. Абсорбція С. із забарвленої желатин і ін. органічних матеріалів застосовуються рідше унаслідок їх низьких механічній міцності і термічній стійкості, а також досить швидкого вицвітання. Позитивними якостями таких С. є велика різноманітність спектральних характеристик і простота виготовлення. Рідинні абсорбція С. використовують порівняно рідко. До їх достоїнств відноситься можливість виготовлення в лабораторних умовах і плавна зміна характеристик С. при зміні концентрацій компонентів розчину. В деяких випадках, наприклад для виділення ультрафіолетової області спектру, застосовують газові абсорбція С. Полупроводниковиє С. інколи використовують в інфрачервоної області спектру, де вони володіють різкими кордонами пропускання.

  Селективні, що відображають, і нейтральні С. виготовляють нанесенням металевих плівок на кварцеву або скляну підкладку. Що селективні відображають С. з різними кривими віддзеркалення отримують також, комбінуючи шари різної товщини в багатошарових діелектричних дзеркалах (див. Дзеркало, Оптика тонких шарів ) .

  Інтерференційні С. (один з них схематично змальований на мал. 2 ) складаються з двох напівпрозорих дзеркал (наприклад, шарів срібла) і поміщеного між ними шару діелектрика оптичною товщиною l/2, l, 3l/ 2 (l — довжина хвилі в максимумі пропускання). У проходящем світлі інтерферують промені, безпосередньо прошедшие через С. і відбиті 2, 4, 6 і більше разів від напівпрозорих шарів; у відбитому світлі інтерферують промені, відбиті 1, 3, 5 і більше разів. В результаті в проходящем світлі залишаються промені з довжиною хвилі, рівній подвоєній товщині шару діелектрика, а у відбитому ці промені відсутні. Криві пропускання таких С. показані на мал. 3 . Інтерференційні С. виділяють вузькі області спектру (до 15—20 А) з меншими втратами світла, чим абсорбція. Їх недоліком є наявність значного фону поза смугами пропускання і залежність положення цих смуг від кута падіння променів світла. Інтерференційно - поляризаційні С., в яких використовується явище інтерференції поляризованих променів, можуть виділяти надвузькі спектральні області (до доль ангстрема) при повній відсутності фону. Проте такі С. застосовують рідко, головним чином в астрофізичних дослідженнях, т. до. они є складними оптичними системами, дуже чутливими до температури і інших зовнішніх впливів.

  В дисперсійних С. максимум пропускання (мінімум віддзеркалення) доводиться на ту довжину хвилі l 0 , для якої рівні заломлення показники (ПП) двох середовищ n 1 і n 2 . Чим більше спектральне видалення від l 0 , тим більше відрізняються n 1 від n 2 і тим менше пропускання (див. Френеля формули ) . Виділення спектрального інтервалу ефективніше, якщо речовина з ПП n 1 (занурене в середу з ПП n 1 ) размельчить. Зазвичай дисперсійні С. виготовляють з порошків безбарвних стекол, залитих органічними рідинами. Змінюючи ПП рідини, змінюють l 0 . То ж відбувається при зміні температури. Висока температурна чутливість приводить до необхідності термостатування дисперсійних С., що обмежує їх використання.

  С. служать для виділення або усунення необхідної спектральної області в наукових дослідженнях, у фотометрії, спектрофотометрії, колориметрії, поєднуються майже зі всіма оптичними приладами і спектральними приладами. У фотографічній і кінематографічній практиці їх застосовують для зменшення розсіяння серпанком, поліпшення перенесення кольорів і передачі світлотіні, зйомки в інфрачервоних променях. У світлотехніці вони уживаються для сигналізації, кольорового освітлення, зміни колірної температури джерел світла. С. необхідні у всіх випадках, коли потрібно уникнути небажаної нагрівальної дії інфрачервоного випромінювання, фотохімічних і інших дій ультрафіолетового випромінювання, або ослабити або виправити спектральний склад видимого випромінювання (так, вони є основним елементом багато захисних окулярів ) . Без С. неможлива інфрачервона, ультрафіолетова і люмінесцентна мікроскопія. Ці приклади не вичерпують надзвичайного різноманіття сфер застосування С.

  Літ.: Зайдель А. Н., Островськая Р. Ст, Островський Ю. І., Техніка і практика спектроскопії, М., 1972; Каталог кольорового скла, М., 1967; Баранів С. С., Хлудов С. Ст, Шпольський Е. Ст, Атлас спектрів пропускання прозорих забарвлених плівок, М. — Л., 1948; Оптичні матеріали для інфрачервоної техніки, М., 1965; Крилова Т. Н., Альбом спектральних кривих коефіцієнтів віддзеркалення тонких непоглинаючих шарів на поверхні скла, Л., 1956; Розенберг Р. Ст, Оптика тонкошарових покриттів, М., 1958; Ангерер Е., Техніка фізичного експерименту, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1962; Шеркліфф В., Поляризоване світло, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1965.

  Т. І. Вейнберг.

Мал. 2. Схематичне зображення простого інтерференційного світлофільтру. Між двома тонкими шарами срібла, напівпрозорими дзеркалами, що служать, розташований шар діелектрика оптичною товщиною l/2 (l — довжина хвилі в максимумі пропускання). Для захисту від пошкоджень і зручності звернення світлофільтр поміщений між двома скляними пластинками.

Мал. 3. Криві пропускання інтерференційних світлофільтрів з срібними напівпрозорими дзеркалами при різних значеннях коефіцієнта віддзеркалення R срібних шарів. t — коефіцієнт пропускання. Максимум пропускання — при довжині хвилі l 0 = 5600 Å (560 нм ).

Мал. 1. Спектральні криві пропускання деяких скляних світлофільтрів абсорбції товщиною 3 мм . t— коефіцієнт пропускання, l— довжина хвилі світла (1 нм = 10å). Діапазон довжин хвиль 200—400 нм відповідає близькому ультрафіолетовому випромінюванню, 400—700 нм — видимому випромінюванню, 700—1200 нм — близької інфрачервоної області спектру.