1tom - 0616.htm
653
вон порядок спектра, где нет спектрального разложения, интенсивность же спектров других и даже первого порядков мала.
Бели штрихам Д. р. придать треугольную несимметричную форму, то у такой фазовой реш╦тки ф-ция Jg также имеет дифракц. распределение, но с аргументом и, я а висящим от угла наклона Q грани штриха (рис. 2, и). При этом направление на центр дифракц. максимума определяется зеркальным отражением падающего пучка не от плоскости Д. р., а от грани штриха. Изменяя угол наклона & грани штриха, можно совместить центр дифракц. максимума ф-ции Jg с любым интерференционным гл. максимумом ф-ции J^ любого порядка т^=0, обычно т = 1 (рис. 3, г) или т = 2. Условие такого совмещения: углы ty и фмакс должны одновременно удовлетворять соотношениям d (sin AjH-sin <рмакс)^т^ и тр-Нфмакс = 2^- При этих условиях спектр данного порядка шФ-Ъ будет иметь наиб, интенсивность, а указанные соотношения позволяют определить необходимую величину Q при заданных Я,, d, \\р п т. Фазовые Д. р. с треугольным профилем штриха, концентрирующие большую часть (до 80 %) падающего на реш╦тку светового потока в спектр ненулевого порядка, паз. эшелеттами. Угол, под к-рым происходит указанная концентрация падающего светового потока в спектр, наз. углом блеска Д. р.
Осп, спектроскопич. характеристики Д. р.≈ угловая дисперсия <йр/<&, разрешающая способность Л=А./бЯ и область дисперсии ДА, ≈ определяются только свойствами ф-ции JN, связанной с псриодич. структурой Д. р., и не зависят от формы штриха.
Угл. дисперсию, характеризующую степень пространственного (углового) разделения лучей с разной длиной волны, для Д. р. получают, дифференцируя d(sin -ф+sin ф) = тХ; тогда dfp/dK≈ml (d cos <p)t откуда следует, что при работе в заданном порядке спектра т величина dy/dK тем больше, чем меньше период реш╦тки. Кроме того, величина d<p/dX раст╦т с увеличением угла дифракции ф. Однако в случае амплитудной реш╦тки увеличение угла ф приводит к уменьшению интенсивности спектра. В случае эшелетта можно создать такой профиль штриха, при к-ром концентрация энергии в спектре будет происходить при больших углах фт в связи с чем уда╦тся создавать светосильные спектральные приборы с большой утл. дисперсией.
Теоретическая разрешающая способность Д. р. Я=
≈Х/6А-, где 6Я ≈ мин. разность длин волн двух монохро-матыч. линий (л и A.-J-6A,) равной интенсивности, к-рые ещ╦ можно различить в спектре. Как у всякого спектрального прибора, Л Д, р. определяется спектральной шириной 6А, аппаратной функции, к-рой в случае Д. р. являются главные максимумы ф-ции Удг. Определив спектральную ширину 6Я этих максимумов, можно получить выражения для R в виде R=mN= W ($\\п ^+
-\\-s\\n <р)/Я, где W≈Nd≈ полная длина заштрихованной части Д. р. {рис, 1). Из выражения для R следует, что при заданных углах т|з IT ф величина R может быть увеличена только за сч╦т увеличения размеров Д-р, ≈ W. Величина R возрастает с увеличением угла дифракции <р, но медленнее, чем возрастает dy/dK. Выражение для R может быть также представлено в виде R = D (itp/cU,
где £>ф≈ W cos ф ≈ полная ширина параллельного
дифрагиров. пучка, идущего от Д. р. под углом ф.
Область дисперсии Д. р.≈ величина спектрального интервала ДЛ=Х.2≈hi, при к-ром спектр данного порядка т не перекрывается со спектрами соседних порядков и, следовательно, имеет место однозначная связь между углом дифракции ф и Л. ДЯ определяется из условия d (siriaf-|-sin фмакс) ≈ mh2= (m+ljA^, откуда Дл=^2≈^≈Kjm, Для т = 1 К2 = 2Кц 1. е. область дисперсии охватывает интервал в одну октаву, напр, всю видимую область спектра от 800 до 400 им. Выражение для ДХ может быть также представлено в виде ДА,= (sin ij:-|-sin ф)], откуда следует, что величина
ДА, тем больше, чем меньше d, и зависит от угла ф, уменьшаясь (в отличие от dy/dK и R] с увеличением ф.
Из выражений для Д=Я/5Я=т.ЛГ и ДХ=Х/т. может быть получено соотношение ДХ/бХ≈ 7V. Для Д. р. различие между ДА, и 6А, очень большое, т. к. у современных Д. р. полное число штрихов N велико (N~10b и больше),
Вогнутая Д. р. V вогнутых Д-р. штрихи нанесены на вогнутую (обычно сферическую) зеркальную поверхность. Такие реш╦тки выполняют роль как диспергирующей, так и фокусирующей системы, т. е. не требуют применения в спектральных приборах входного и выходного коллиматорных объективов или зеркал, в отличие от плоских Д. р. При отом источник света (входная щель 5,) и спектр оказываются расположенными на окружности, касательной к реш╦тке в е╦" вершине, диаметр окружности равен радиусу кривизны R сферич. поверхности Д. р. (рис, 5). Этот Круг паз.
V
Рис. 5. Схема образо- д.г вания споктрон вогнутой дифракционной реш╦ткой на круге Роуданда.
о
е
кругом Р о у л а п д а. В случае вогнутой Д. р, из источника света (щели) на решетку падает расходящийся пучок света, а после дифракции па штрихах и интерференции когерентных пучков образуются результирующие световые волны, сходящиеся на круге Роуланда, где и располагаются интерференц. максимумы, т. е. спектр. Углы, образованные осевыми лучами падающего и дифрагированного пучков с осью сферы, связаны соотношением d(sin*|H-sin <рмакс)≈ ±тЯ. Здесь также образуется неск. спектрон разл. порядков, расположенных па круге Роуланда, к-рьш является линией дисперсии. Поскольку ур-няе реш╦тки для вог^ нутой Д. р. такое же, как и для плоской, то и выражения для спектроскопич. характеристик ≈ угл. дисперсии, разрешающей способности и области дисперсии ≈ оказываются совпадающими для1 решеток обоих видов. Выражения же для линейных дисперсий этих реш╦ток различны (см. Спектральные приборы],
Вогнутые Д.р., в отличие от плоских, обладают ае-тигматизмом, к-рый проявляется в том, что каждая точка источника (щели) изображается реш╦ткой не в виде точки, а в виде отрезка, перпендикулярного к кругу Роуланда (к линии дисперсии), т. е. направленного вдоль спектральных линий, что приводит к значит, уменьшению интенсивности спектра. Наличие астигматизма также препятствует применению разл. фо-тометрич. приспособлений. Астигматизм можно устранить, если штрихи нанести на асферическую, напр, тороидальную вогнутую, поверхность или нарезать реш╦тку не с эквидистантными, а с изменяющимися по нек-рому закону расстояниями между штрихами. Но изготовление таких реш╦ток связано с большими трудностями, они не получили ещ╦ широкого применения.
Гол о графические Д. р. В 1970-х гг, был разработан новый, голографический метод изготовления как плоских, так и вогнутых Д. р., прич╦м у последних астигматизм может быть устран╦н в значит, области спектра. В этом методе плоская или вогнутая сферич, подложка, покрытая слоем спец. светочувствительного материала ≈ фоторезиста, освещается двумя пучками кого-рентного лазерного излучения (с длиной волны А0), О5т
42*
")
}
