Характеристики фильтров оптического излучения

По принципу действия фильтры могут быть разделены на поглощающие (абсорбционные) светофильтры, при этом световая энергия в основном переходит во внутреннюю; и фильтры, в которых происходит перераспределение излучения за счет дисперсии, отражения, рассеивания, дифракции, интерференции.

По виду спектральной характеристики фильтры делятся на полосовые (пропускающие излучение в узкой полосе длин волн (рис. 7.2 (а)) и отрезающие (пропускающие волны длиннее данной граничной волны (рис. 7.2(б)).

Рис.7.2 Спектральные характеристики полосового (а) и отрезающего (б) фильтров.

Параметрами полосового фильтра являются прозрачность в максимуме I_max, рабочая длина волны_о, ширина полосына половине максимальной прозрачности, прозрачность за пределами полосы (фон)I_oи контрастность, определяемая соотношениемI_max/I_o.

Параметр  =_o/называется добротностью фильтра (разрешающей способностью спектрального прибора), в простейших случаях это величина порядка 10 – 100.

Параметрами отрезающего фильтра является длина волны перехода от прозрачности к непрозрачности, крутизна спектральной характеристики K=I/.

Коэффициент пропускания среды толщиной d(см) при учете потерь на поглощение:

_= (1–)^d, (7.9)

для стекла = 0,01.

Экспериментальная установка и методика измерения

Установка состоит из следующих узлов (рис. 7.3): 1 – монохроматор МУМ; 2 – узел светодиодного излучателя; 3 – кюветное отделение; 4 – фотоприемный узел; 5 – блок обработки сигнала; 6 – мультиметр.

Рис. 7.3 Вид установки.

В узле излучателя (2) установлен специальный светодиод белого света, излучающий в диапазоне 400 – 700 нм. Узел излучателя закреплен непосредственно перед входной щелью монохроматора (1) на его корпусе. За входной щелью установлен объектив, формирующий параллельный пучок, проходящий кюветное отделение и попадающий на фотодиод фотоприемного узла (4). Электрический сигнал, пропорциональный интенсивности прошедшего излучения регистрируется с помощью мультиметра.

В качестве объектов для исследования прилагаются абсорбционные светофильтры из цветного оптического стекла.

Рис. 7.4 Оптическая схема установки.

Оптическая схема монохроматора приведена на рис. 7.4. Принцип действия данного монохроматора основан на использовании в качестве фокусирующего диспергирующего элемента дифракционной решетки. Излучение от светодиода 1через конденсор2попадает на входную щель3и посредством зеркала4попадает на дифракционную решетку5. Дифракционная решетка имеет переменный шаг нарезки и криволинейные штрихи, что дает возможность значительно скомпенсировать расфокусировку и другие аберрации. Зеркало6позволяет направлять дифрагированное решеткой излучение на входную щель7или щель8.

Щели на выходе и входе монохроматора сменные, постоянной ширины. В настоящей работе на входе и выходе монохроматора могут быть установлены щели шириной 0,5 или 1,0 мм.

Сканирование спектра осуществляется поворотом решетки 5вокруг оси на уголв пределах отдо. Это осуществляется с помощью системы зубчатых передач, которая связана с ручкой на передней стенке прибора и механическим счетчиком, непосредственно отсчитывающим длины волн в диапазоне 200 – 800 нм с точностью0,2 нм.

Исследуемый образец помещают в тубус с закрывающейся крышкой.