СВЕТОФИЛЬТР

СВЕТОФИЛЬТР, устройство, меняющее спектральный состав и энергию падающего на него оптического излучения (света). Осн. характеристикой С. является спектральная зависимость его пропускания коэффициента т (или оптической плотности D = -lgt), т. е. зависимость t или D от частоты (длины волны) излучения. Селективные С. предназначены для отрезания (поглощения) или выделения к.-л. участков спектра. В сочетании с приёмниками света эти С. изменяют спектральную чувствительность приёмников. Нейтральные С. более или менее равномерно ослабляют поток излучения в определённой области спектра. Действие С. может быть основано на любом оптич. явлении, обладающем спектральной избирательностью,- на поглощении света (абсорбционные С.), отражении света (отражательные С.), интерференции света (интерференционные С.), дисперсии света (дисперсионные С.) и пр.

Наиболее распространены стеклянные абсорбционные С., к-рые отличаются постоянством спектральных характеристик, устойчивостью к воздействию света и темп-ры, высокой оптич. однородностью. Пром-стью выпускается более 100 марок цветных стёкол для С. На рис. 1 приведены спектральные кривые пропускания нек-рых из них. Используя одно, два, а иногда и три стекла и меняя их толщину, можно получать С. с разнообразными спектральными свойствами. Абсорбционные С. из окрашенной желатины и др. орга-нич. материалов применяются реже вследствие их низких механич. прочности и термич. устойчивости, а также довольно быстрого выцветания. Положит. качествами таких С. являются большое разнообразие спектральных характеристик и простота изготовления. Жидкостные абсорбционные С. используют сравнительно редко. К их достоинствам относится возможность изготовления в лабораторных условиях и плавное изменение характеристик С. при изменении концентраций компонентов раствора. В нек-рых случаях, напр. для выделения ультрафиолетовой области спектра, применяют газовые абсорбционные С. Полупроводниковые С. иногда используют в инфракрасной области спектра, где они обладают резкими границами пропускания.

Отражающие селективные и нейтральные С. изготовляют нанесением металлич. плёнок на кварцевую или стеклянную подложку. Селективные отражающие С. с различными кривыми отражения получают также, комбинируя слои разной толщины в многослойных диэлектрич. зеркалах (см. Зеркало, Оптика тонких слоев).

Рис. 1. Спектральные кривые пропускания некоторых стеклянных абсорбционных светофильтров толщиной 3 мм. t -коэффициент пропускания, л(лямбда) - длина волны света (1 нм = 10А). Диапазон длин волн 200-400 нм соответствует близкому ультрафиолетовому излучению, 400-700 нм - видимому излучению, 700-1200 нм - близкой инфракрасной области спектра.

Интерференционные С. (один из них схематически изображён на рис. 2) состоят из двух полупрозрачных зеркал (напр., слоев серебра) и помещённого между ними слоя диэлектрика оптической толщиной л/2, л, 3 л/2 (л(лямбда) - длина волны в максимуме пропускания). В проходящем свете интерферируют лучи, непосредственно прошедшие через С. и отражённые 2, 4, 6 и более раз от полупрозрачных слоев; в отражённом свете интерферируют лучи, отражённые 1, 3, 5 и более раз. В результате в проходящем свете остаются лучи с длиной волны, равной удвоенной толщине слоя диэлектрика, а в отражённом эти лучи отсутствуют.

Рис. 2. Схематическое изображение простейшего интерференционного светофильтра. Между двумя тонкими слоями серебра, служащими полупрозрачными зеркалами, расположен слой диэлектрика оптической толщиной л(лямбда)/2 (л- - длина волны в максимуме пропускания). Для защиты от повреждений и удобства обращения светофильтр заключён между двумя стеклянными пластинками.

Кривые пропускания таких С. показаны на рис. 3. Интерференционные С. выделяют узкие области спектра (до 15-20 А) с меньшими потерями света, чем абсорбционные. Их недостатком является наличие значительного фона вне полос пропускания и зависимость положения этих полос от угла падения лучей света. Интерференционно-поляризационные С., в к-рых используется явление интерференции поляризованных лучей, могут выделять сверхузкие спектральные области (до долей ангстрема) при полном отсутствии фона. Однако такие С. применяют редко, гл. обр. в астрофизич. исследованиях, т. к. они представляют собой сложные оптич. системы, очень чувствительные к темп-ре и другим внеш. влияниям.

Рис. 3. Кривые пропускания интерференционных светофильтров с серебряными полупрозрачными зеркалами при различных значениях коэффициента отражения R серебряных слоев. t - коэффициент пропускания. Максимум пропускания - при длине волны л₀ = 5600 А (560 нм).

В дисперсионных С. максимум пропускания (минимум отражения) приходится на ту длину волны л_о, для к-рой равны преломления показатели (ПП) двух сред n₁и п₂. Чем больше спектральное удаление от л₀, тем больше отличаются n₁ от и₂п₂ и тем меньше пропускание (см. Френеля формулы). Выделение спектрального интервала более эффективно, если вещество с ПП п₂ (погружённое в среду с ПП n₁) размельчить. Обычно дисперсионные С. изготовляют из порошков бесцветных стёкол, залитых органич. жидкостями. Изменяя ПП жидкости, изменяют Хо. То же происходит при изменении темп-ры. Высокая температурная чувствительность приводит к необходимости термостатирования дисперсионных С., что ограничивает их использование.

С. служат для выделения или устранения требуемой спектральной области в науч. исследованиях, в фотометрии, спектрофотометрии, колориметрии, сочетаются почти со всеми оптич. приборами и спектральными приборами. В фотографии. и кинематографич. практике их применяют для уменьшения рассеяния дымкой, улучшения цветопередачи и передачи светотени, съёмки в инфракрасных лучах. В светотехнике они употребляются для сигнализации, цветного освещения, изменения цветовой температуры источников света. С. необходимы во всех случаях, когда нужно избежать нежелательного нагреват. действия инфракрасного излучения, фотохимич. и иных действий ультрафиолетового излучения, либо ослабить или исправить спектральный состав видимого излучения (так, они являются осн. элементом мн. защитных очков). Без С. невозможна инфракрасная, ультрафиолетовая и люминесцентная микроскопия. Эти примеры не исчерпывают чрезвычайного многообразия областей применения С.

Лит.: Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И., Техника и практика спектроскопии, М., 1972; Каталог цветного стекла, М., 1967; Баранов С. С., Хлудов С. В., Ш п о л ь-с к и й Э. В., Атлас спектров пропускания прозрачных окрашенных плёнок, М. - Л., 1948; Оптические материалы для инфракрасной техники, М., 1965; Крылова Т. Н., Альбом спектральных кривых коэффициентов отражения тонких непоглощающих слоев на поверхности стекла, Л., 1956; Розенберг Г. В., Оптика тонкослойных покрытий, М., 1958; Ангерер Э., Техника физического эксперимента, пер. с нем., М., 1962; Ш е р к-л и ф ф У., Поляризованный свет, пер. с англ., М., 1965. Т. И. Вейнберг.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

СВЕТОФОР ДОРОЖНЫЙ →← СВЕТОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО

СВЕТОФИЛЬТР

Синонимы слова "СВЕТОФИЛЬТР":

Смотреть что такое СВЕТОФИЛЬТР в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: