СПЕКТРАЛЬНІ ПРИЗМИ (дисперсійні призми) - одна з груп призм оптичних; служать для просторового розділення (розкладання в спектр) випромінювань оптич. діапазону на монохроматічен. складові, що розрізняються довжинами хвиль. Поділ променів на монохроматічен. складові є результатом залежності кута відхилення променя, що пройшов через призму (рис. 1), від показника заломлення матеріалу призми п. різного для різних довжин хвиль (див. Дисперсія світла) .Якість призми характеризується кут. дисперсією .. к-раю залежить від матеріалу призми (величин я і), заломлюючого кута і кута падіння i1 (а отже, і від кутів заломлення на першій і другій гранях призми):
Мал. 1. Хід променів в простій тригранної призмі.
Для виготовлення призм використовують матеріали про великий дисперсією, прозорі в досліджуваній області спектра, з високою оптич. однорідністю і ізотропності. Залежно від досліджуваної області спектра застосовуються С. п. Зі скла (найчастіше Флінта) - для видимої області; кристаллич. кварцу, флюориту і др для УФ-області; фтористого літію, хлористого магнію і др для ІК-області.
Існує кілька. видів наиб. уживаних С. п.
1. Проста тригранна призма (рис. 1) використовується як самостійно. диспергирующий елемент в спектральних приладах, а також є осн. складовою частиною всіх більш складних призматичних систем. В спектральному приладі призму встановлюють так, щоб лінія перетину її заломлюючих граней (заломлюючої ребро) була паралельна вхідної щілини. Двогранний кут, утворений робочими гранями призми, наз. заломлюючим кутом.
Зазвичай він дорівнює 60 °. Кут відхилення променя після проходження призми :. Умова симетричного ходу променів через призму. Кут. протяжність ділянки спектра від короткохвильового до довгохвильової кордону:
При збільшенні кута і показника заломлення п кут відхилення променя збільшується до граничного значення, при к-ром настає повне внутр. відображення на другий межі призми і промінь з призми не виходить. Зазвичай призму встановлюють в положення хв. відхилення, що забезпечує отримання макс. роздільної здатності, відсутність астигматизму і кут. збільшення. Для даних і п при симетричному ході променів в призмі кут відхилення хв. значення приймає за умови:
т. е. для разл. довжин хвиль хв. відхилення відбувається при разл. положенні призми по відношенню до падаючого пучка променів.
Різновидом простий тригранної призми є призма Корню (рис. 2, а). що представляє собою з'єднання на оптичному контакті двох прямокут. призм з заломлюючим кутом 30 °, вирізаних з ліво- і правовращающего кварцу із загальним напрямком оптич. осі паралельно підстав призм (див. Оптична активність, Оптично активні речовини). В результаті після проходження променя через ліво- і правообертальні частини призми обертання площини поляризації виявляється компенсувати і, отже, подвійне променезаломлення відсутній, що покращує якість зображення спектральних ліній. У автоколімацію. приладах (див. Автоколімація) автоколімацій того ж ефекту досягають, застосовуючи одну половину призми Корню, великий катет к-рій покритий шаром (призму Літтрова, рис. 2, б). Дисперсія такої призми дорівнює дисперсії однієї призми с. встановленої в положення хв. відхилення.
Мал. 2. Спектральні призми: а - призма Корню; б - призма Літтрова; в - призма Амічі; г - призма Розерфорда - Броу-Вінг; д - призма Аббе (складова); е - призма Аббе (з цілого шматка).
2. Призма Розерфорда-Броунинга (рис. 2, г) складається з трьох частин. Між двома одиночними призмами з невеликим заломлюючим кутом (
25 °), виготовленими зі скла з малим показником заломлення і малою дисперсією (крон), знаходиться призма з великим заломлюючим кутом (100 °), виготовлена зі скла з великим показником заломлення і з більшою дисперсією (флінт). Всі три призми склеєні між собою або з'єднані на оптич. контакт. Призначення бічних призм - зменшити втрати на відбиття за рахунок зменшення кута падіння на першу грань. Призма Розерфорда - Броунинга вигідно відрізняється від одиночної призми більшою дисперсією (в 1,5-2 рази), а при заданій дисперсії - меншими втратами на відображення. Але при тій же ширині пучка випромінювання довжина ходу променів в цій призмі більше, ніж в одиночній, і її застосування малоефективно в УФ-області спектра, де поглинання в важких Флінт помітно зростає.
3. Призма прямого зору (призма Амічі) складається з трьох або більше тригранних призм (рис. 2, в) і володіє тим властивістю, що для деякої довжини хвилі кут відхилення променів дорівнює нулю. Пор. призма виготовляється з Флінта, дві бічні з крона. При заданих значеннях показників заломлення призм n1 і n2 для даної довжини хвилі має місце таке Співвідношення між кутами призм і, при к-ром кут відхилення для всіх системи; завдяки цьому в приладах з призмою Амічі оптич. вісь не має зламу. При цьому випромінювання більш коротких довжин хвиль відхиляється в сторону підстави пор. призми, а більш довгохвильове - в сторону її вершини. Призма Амічі не дає такої високої дисперсії, як призма Розерфорда - Броунинга, а через довгий ходу променів в призмі Амічі поглинається більше променистої енергії, ніж в одиночній призмі. Тому призми прямого зору отримали обмежене поширення. Їх використовують в спектроскопах і спектрографах малої дисперсії, коли збіг осей об'єктивів камери і коллиматора дозволяє розмістити деталі приладу в прямій трубі.
4. Призма Аббе (рис. 2, д) - призма постійного кута відхилення, складається з двох 30-градусних прямоку. призм, приклеєних до катетной граней рівнобедреної прямоку. призми, з того ж матеріалу (n1 = n2). Тому рівнобедрена прямоку. призма на дисперсію впливу не робить, виконує роль дзеркала і еквівалентна плоскопараллельной платівці. Дисперсія світла в призмі Аббе відбувається лише на гранях пояупрізм. За умови хв. відхилення кути входу променів в призму Аббе і виходу з неї рівні за абс. величиною і протилежні за знаком. Тому промінь, що проходить через призму Аббе в мінімумі відхилення, залишає її, утворюючи незалежно від довжини хвилі прямий кут з променем, що входять в призму. Обертаючи призму навколо деякої вертикальної осі, можна привести до умові хв. відхилення промені разл. довжин хвиль. За кут. дисперсії і втрат на відбиття ця система еквівалентна одиночній призмі з заломлюючим кутом 60 °. Щоб уникнути склеювання отд. частин, призму Аббе іноді роблять у вигляді цілого скляного блоку з одного матеріалу (рис. 2, е). При роботі в УФ-області замість призми повного внутр. відображення використовують дзеркало.
5. Призма Феррі поряд з розкладанням в спектр пучка променів забезпечує і їх фокусування. Це досягається в результаті того, що робочі грані призми викривлені і одна з них з нанесеним на неї металеві. покриттям є дзеркалом. При радіусі кривизни вихідний поверхні R спектр розташовується на колі радіуса 0,5 R. Однак призма Феррі володіє значить. астигматизмом і може застосовуватися тільки в приладах з малою апертурою.
До 1970-х рр. С. п. Широко застосовувалися в спектральних приладах разл. типів. У 1970-80-х рр. серйозним конкурентом С. п. стали дифракційні грати. Однак С. п. Продовжують використовуватися в простих спектральних приладах, передуватиме. монохроматорах. а також в якості роздільників порядків в приладах з гратами. Призми також з успіхом використовуються в якості селекторів в резонаторах твердотільних і рідинних лазерів.
Літ .: Пейсахсон І. В. Оптика спектральних приладів, 2 видавництва. Л. 1975; Лебедєва В. В. Техніка оптичної спектроскопії, 2 видавництва. М. 1986; Малишев В. І. Введення в експериментальну спектроскопію, М. 1979; З к о к о в І. В. Оптичні спектральні прилади. М. 1984. Л. Н. каперські.