Спектрограф, оптическая схема, применение.

Спектральные аппараты предназначены для исследования спектрального состава посылаемого им света. Поэтому важной частью СА является приспособление для разложения света по длинам волн. Такую роль играет призма из материала со значительной Дс., Дф решетка или какой либо интерференционный прибор.

Схематическое устройство спектрографа показано на рисунке

Получение чистого спектра возможно, если аппарат обеспечивает изображение в спектральных цветах очень узкого светящегося объекта, так что даже близкие по длине волны изображения не налагаются друг на друга. Поэтому существенной частью прибора является щель S, состоящая из двух ножей, которые можно сближать и раздвигать при помощи винта. Система объективов и призм обеспечивает резкое изображение щели в плоскости ЕЕ, где помещается фотографическая пластинка. Так как свет от щели должен проходить через призму, то для устранения астигматизма пучок падающих на нее лучей делается параллельным. Для этой цели служит передняя труба (коллиматор), где щель S располагается в фокальной плоскости линзы L₁.

Параллельные пучки, выходящие из призмы, для разных длин волн имеют различные направления, составляя несколько градусов между собой.

Параллельный пучок, исходящий из центра щели, лежащей на оптической оси коллиматора, имеет плоскостью падения главное сечение призмы. Пучки, исходящие от других точек щели, падают под углом к главному сечению и преломляются тем сильнее, чем дальше от центра отстоит соответствующая точка щели. Поэтому прямоугольная щель изображается в виде дуги, обращенной выпуклой частью к красному концу спектра. Это искривление спектральных линий тем значительней, чем выше щель и короче фокус объектива коллиматора. Угол между направлением лучей различных длин волн (угловая Дс ) определяется числом призм, их материалом и величиной преломляющих углов.

Расстояние на пластинке между линиями разной длины волны (линейная Дс ) зависит от фокусного расстояния f’ объектива камеры.

Величина изображения щели на фотопластинке зависит от фокусных расстояний объективов коллиматора f и камеры f’. Пусть щель имеет ширину b и высоту h, а ее изображение соответственно b’ и h’. Нетрудно видеть, что при положении призм в минимуме отклонения

Отношение площадей щели S и ее изображения S’ при установке на минимум отклонения и для монохроматического света равно

Это отношение имеет значение при расчете светосилы спектрографа, которая тем меньше, чем больше f’^2

Таким образом увеличение фокусного расстояния камерного объектива снижает светосилу спектрографа и увеличивает его линейную Дс.