Монохроматичноговипромінювання (від грец. Monos - один і chroma, рід. Падіж chrOmatos - колір) - ел - магн. випромінювання однієї певної і строго постійної частоти. Походження терміна "М. і." пов'язане з тим, що відмінність в частоті світлових хвиль сприймається людиною як відмінність в кольорі. Однак за своєю природою електромагнітні хвилі видимого діапазону, що лежать в інтервалі 0,4 - 0,7 мкм, не відрізняються від ел - магн. хвиль ін. діапазонів (ІЧ, УФ, рентгенівського і т. д.), по відношенню до яких також використовують термін "монохроматический" (одноколірний), хоча ніякого відчуття кольору ці хвилі не дають.
Теорія ел - магн. випромінювання, заснована на Максвелла рівняннях. описує будь-M. і. як гармонія, коливання. що відбувається з незмінною амплітудою і частотою протягом нескінченно довгого часу. Плоска монохроматічен. хвиля ел - магн. випромінювання є прикладом повністю когерентного поля (див. Когерентність), параметри к-якого незмінні в будь-якій точці простору і відомий закон їх зміни в часі. Однак процеси випромінювання завжди обмежені в часі, а тому поняття M. і. є ідеалізацією. Реальне природ. випромінювання зазвичай являє собою суму деякого числа монохроматічен. хвиль з випадковими амплітудами, частотами, фазами, поляризацією і напрямом поширення. Чим вже інтервал, до-рому належать частоти спостережуваного випромінювання, тим воно монохроматичності. Так, випромінювання, відповідне відділення. лініях спектрів випускання вільних атомів (напр. атомів розрідженого газу), дуже близько до M. і. (Див. Атомні спектри;) кожна з таких ліній відповідає переходу атома зі стану т з більшою енергією в стан n з меншою енергією. Якби енергії цих станів мали строго фиксиров. значення і, атом випромінював би M. і. частоти vтп = () / h. Однак в станах з більшою енергією атом може перебувати лише малий час Dt (зазвичай 10 -8 с - т. Зв.
час життя на енергетичних. рівні), і, відповідно до невизначеностей співвідношенням для енергії і часу життя квантового стану (D · Dt> = h). енергія, напр. стану т може мати будь-яке значення між + + D і. Тому випромінювання кожної лінії спектра відповідає інтервалу частот Dvmn = D / h = = 1 / Dt (докладніше див. В ст. Ширина спектральної лінії).
T. к. Ідеальним M. і. не може бути за самою своєю природою, то зазвичай монохроматическим вважається випромінювання з вузьким спектральним інтервалом, к-рий можна приблизно характеризувати однією частотою (або довжиною хвилі).
Прилади, за допомогою яких брало з реального випромінювання виділяють вузькі спектральні інтервали, наз. моно -хроматорамі. Надзвичайно висока монохроматичность характерна для випромінювання деяких типів лазерів (ширина спектрального інтервалу випромінювання досягає величини 10 -7 нм, що значно вужче, ніж ширина ліній атомних спектрів).
Літ .: Борн M. Вольф Е. Основи оптики, пер. з англ. 2 изд. M. 1973; Калітеевскій H. І. Хвильова оптика. 2 изд. M. 1978. Л. H. Канарський.
MOHOXPOMATOP - спектральний оптич. прилад для виділення вузьких ділянок спектра оптич. випромінювання. M. складається (рис. 1) з вхідної щілини 1. освітлюється джерелом випромінювання, коліматора 2. диспергуючого елемента 3. фокусирующего об'єктива 4 і вихідний щілини 5. диспергуюча елемент просторово розділяє промені різних довжин хвиль l, направляючи їх під різними кутами f, і в фокальній площині об'єктива 4 утворюється спектр - сукупність зображень вхідної щілини в променях всіх довжин хвиль, що випускаються джерелом. Потрібну ділянку спектра поєднують з вихідною щілиною поворотом диспергуючого елемента; змінюючи ширину щілини 5. змінюють спектральну ширину dl виділеної ділянки.
Мал. 1. Загальна схема монохроматора: 1 - входнаящель, освітлювана джерелом випромінювання; 2 - вхідний коліматор; 3 - іспергірующій елемент; 4 - фокусує об'єктив виходногоколліматора; 5 - вихідна щілина.
Диспергуючими елементами M. служать дисперсійні призми і дифракції. решітки. Їх кут. дисперсія D = Df / Dl разом з фокусною відстанню f об'єктива 4 визначають лінійну дисперсію Dl / Df = Df (Df - кут. різниця напрямків променів, довжини хвиль яких брало відрізняються на Dl; Dl - відстань в площині вихідний щілини, що розділяє ці промені ). Призми дешевше решіток у виготовленні і мають великий дисперсією в УФ-області. Однак їх дисперсія істотно зменшується з ростом l і для різних областей спектра потрібні призми з різних матеріалів. Грати вільні від цих недоліків, мають постійну високу дисперсію в усьому оптич. діапазоні і при заданому межі дозволу дозволяють побудувати M. з істотно великим виходять світловим потоком, ніж призменний M.
Осн. характеристиками M. визначальними вибір параметрів його оптич. системи, є: променистий потік Ф'l. проходить через вихідну щілину; межа дозволу dl *, т. е. найменувань. різницю довжин хвиль, ще помітна у вихідному випромінюванні M. або його роздільна здатність r. обумовлена, як і для будь-якого ін. спектрального приладу. ставленням l / dl *, а також відносний отвір об'єктиву коліматора А0. Роздільна здатність r. ширина виділяється спектрального інтервалу dl і спектральний розподіл енергії випромінювання, що пройшов через вихідну щілину, визначаються апаратної функцією M. доурую можна уявити як розподіл потоку променевої енергії по ширині зображення вхідної щілини (в площині вихідний щілини), якщо та висвітлюється монохроматическим випромінюванням.
Світловий потік. виходить з M. F'l = ТL Fl = тlВlS Wdl. де ТL - коеф. пропускання M .; Fl - світловий потік, що потрапляє в M .; Вl - спектральна яскравість вхідної щілини; S - площа вихідний щілини; W - тілесний кут променів фокусирующего об'єктива, що сходяться на вихідний щілини. Твір S W = S0 W0 (індекси 0 відносяться до вхідної щілини) при проходженні світлового потоку через прилад залишається постійним (якщо світлові пучки не зрізати до - л. Діафрагмами) і зв. геом. фактором приладу. T. к. W = pd 2 / 4f 2 = pA 2/4, де f. d і А - фокусна відстань, діаметр і чинне відносний отвір фокусирующего об'єктива, a S = hb (h - висота, b - ширина вихідної щілини), то При визначенні оптим. умов роботи M. істотний характер спектра джерела світла - лінійчатий або суцільний, - до-рим висвітлюється вхідна щілина. У першому випадку виходить потік пропорційний ширині вихідний щілини, у другому випадку - квадрату ширини щілини b 2. а також квадрату пропускається спектрального діапазону (dl) 2; при заданому dl виходить потік пропорційний лінійної дисперсії M.
Об'єктиви M. (приціл і фокусує) можуть бути лінзовими або дзеркальними. Дзеркальні об'єктиви придатні в більш широкому спектральному діапазоні, ніж лінзові, і, на відміну від останніх, не вимагають перефокусировки при переході від одного ділянки, що виділяється спектра до іншого, що особливо зручно для ІЧ і УФ-областей спектра.
Мал. 2. Автоколімаційна схема: 1 - дзеркало, обертанням якого здійснюється сканування спектра.
Мал. 3. z-образна симетрична схема: 1 - дифракційна решітка; 2 - сферичне дзеркало.
З великої кількості існуючих оптич. схем M. можна виділити, крім традиційних (рис. 1), Автоколімаційна (рис. 2), z-образні (рис. 3), схеми з розташуванням щілин одна над іншою або просто з однієї щілиною, у до-рій верх. частина служить вхідний, а нижня - вихідний щілиною, тощо. В тих випадках, коли особливо важливо уникнути попадання в вихідну щілину M. розсіяного світла з довжинами хвиль, далекими від ділянки, що виділяється спектра (напр. в Спектрофото-метрії). застосовують т. н. подвійні M. представляють собою два M. розташованих так, що світло, що виходить з першого M. потрапляє до другого і вихідна щілина першого служить вхідною щілиною другого (рис. 4). Залежно від взаємного розташування диспергирующих елементів в кожному з цих M. розрізняють подвійні M. зі складанням і з вирахуванням дисперсій. Прилади зі складанням дисперсій дозволяють не тільки в багато разів знизити рівень розсіяного світла на виході, але і збільшити роздільну здатність M. а при заданому дозволі - підвищити виходить світловий потік (т. Е. Розширити щілини). Подвійні M. з вирахуванням дисперсій дозволяють знизити рівень розсіяного світла без збільшення роздільної здатності. У них на вихідну щілину приходить світло такого ж спектрального складу, з яким він вийшов з пор. щілини. Такі M. менш світлосильний, ніж M. зі складанням дисперсій, проте вони дозволяють проводити сканування спектра переміщенням пор. щілини в площині дисперсії приладу, що дуже зручно конструктивно для спектрофотометрів. особливо швидкісних. У ряді випадків, коли необхідно одночасне виділення дек. близьких вузьких спектральних інтервалів, застосовують прості M. з декількома вихідними щілинами, т. н. поліхроматор.
Літ .: Лабораторні оптичні прилади, під ред. Л. А. Новицького, 2 видавництва. M. 1979; Тарасов К. І. Спектральні прилади, 2 видавництва. Л. 1977; Пейсахсон І. В. Оптика спектральних приладів, 2 видавництва. Л. 1975. А. П. Гагарін.