Опыты Ньютона

Опыт по разложению белого света в спектр:

или

Ньютон направил луч солнечного света через маленькое отверстие на стеклянную призму.
Попадая на призму, луч преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов – спектр.

Опыт по прохождению монохроматического света через призму:

Ньютон на пути солнечного луча поставил красное стекло, за которым получил монохроматический свет (красный), далее призму и наблюдал на экране только красное пятно от луча света.

Опыт по синтезу (получению) белого света:

Сначала Ньютон направил солнечный луч на призму. Затем, собрав вышедшие из призмы цветные лучи с помощью собирающей линзы, Ньютон на белой стене получил вместо окрашенной полосы белое изображение отверстия.

Выводы Ньютона:

- призма не меняет свет, а только разлагает его на составляющие
- световые лучи, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости; наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, менее сильно – красные

- красный свет, который меньше преломляется, имеет наибольшую скорость, а фиолетовый - наименьшую, поэтому призма и разлагает свет.
Зависимость показателя преломления света от его цвета называется дисперсией.

7) Монохроматор

в оптике, прибор для выделения узких интервалов длин волн(частот) оптического (т. е. видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) излучения; один изспектральных приборов (См. Спектральные приборы). М. состоит (рис.) из входной щели 1, освещаемойисточником излучения, Коллиматора 2, диспергирующего элемента 3 (см. Дисперсия света), фокусирующегообъектива 4 и выходной щели 5. Элемент 3 пространственно разделяет лучи разных длин волн λ, направляяих под разными углами φ, и в фокальной плоскости объектива 4 образуется спектр — совокупностьизображений входной щели в лучах всех длин волн, испускаемых источником. Нужный участок спектрасовмещают с выходной щелью 5 поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели 5, меняютспектральную ширину δ λ (интервал длин волн) выделенного участка.

Диспергирующими элементами М. служат Дисперсионные призмы и дифракционные решётки (См.Дифракционная решётка). Их угловая дисперсия Δ φ /Δ λ вместе с фокусным расстоянием объектива 4определяет линейную дисперсию М. Δ l /Δ λ (Δ φ — угловая разность направлений лучей, длины волн которыхотличаются наΔ λ; Δ l — расстояние в плоскости выходной щели, разделяющее эти лучи). Призмы дешевлерешёток и обладают большой дисперсией в ультрафиолетовой области. Однако их дисперсия сильноуменьшается с ростом λ; кроме того, для разных областей спектра необходимы призмы из разныхматериалов. Решётки свободны от этих недостатков.

Кроме дисперсии, качество М. определяют его разрешающая способность и светосила. Разрешающаяспособность М., как и любого другого спектрального прибора, равна λ /(Δ λ)*, где (Δ λ)* — наименьшаяразность длин волн, ещё различимая в выходном излучении М. Светосила М. показывает, какая частьлучистой энергии, испускаемой источником в выделенном интервале δ λ, проходит через М. Она зависит отгеометрических характеристик М. (в частности, размеров щелей и диспергирующего элемента) и от потерьна отражение и поглощение в оптике М.

Объективы М. (коллиматорный и фокусирующий) могут быть линзовыми или зеркальными. Зеркальныеобъективы пригодны в гораздо более широком спектральном диапазоне, чем линзовые, и, в отличие отпоследних, не требуют перефокусировки при переходе от одного выделяемого участка спектра к другому.Это особенно удобно в невидимых для глаза областях спектра (ультрафиолетовой и инфракрасной), в связис чем в М. для этих областей применяется преимущественно зеркальная оптика.

М. служат важнейшими составными частями источников монохроматического освещения иСпектрофотометров, с помощью которых измеряют энергию, излучаемую исследуемыми объектами вразличных областях спектра. В спектрофотометрии особенно важно избежать попадания в выходную щельМ. рассеянного света с длинами волн, далёкими от выделяемого участка спектра. С этой целью частоприменяют двойные М., представляющие собой два М., конструктивно объединённых так, что выходнаящель первого из них служит входной щелью второго. К преимуществам двойных М. относится такжевозможность существенно повысить их дисперсию.

Рис. к ст. Монохроматор.