§ 106. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЕКТРОМЕТРОВ

В предыдущих разделах рассмотрены четыре оптических прибора, которые широко применяются для спектроскопии: дифракционная решетка, призменный спектрограф, интерферометр Фабри — Перо и интерферометр Майкельсона. Конечно, ими далеко не исчерпывается весь обширный класс спектроскопических устройств, однако они являются основными и наиболее употребительными.

Спектральное разрешение для всех приборов равно произведению порядка максимума в котором наблюдается интерференционная картина, на число интерферирующих лучей (для призменного спектрографа Табл. 1 позволяет сравнить все четыре прибора.

Задача 1. Оценить спектральное разрешение двухлучевых интерферометров.

Из условия смещения максимума интерференционной картины (92.15) для линии на ширину линии найдем

Таблица 1. Сравнительные характеристики спектроскопических приборов

Задача 2. Найти спектральное разрешение эшелона Майкельсона (см. § 101).

Из соотношения (101.6) найдем величину сдвига максимума линик и (аналогично (100.9)) ширину максимума Как и в предыдущей задаче, условие дает

Область применимости спектральных приборов зависит не только от их размещения. Другой важной характеристикой является область свободной дисперсии — интервал длин волн, в котором не перекрываются максимум для длины волны Хтзх и максимум для волны Ясно, что именно этот интервал можно свободно анализировать с помощью данного прибора. Для всех рассмотренных спектрометров область свободной дисперсии описывается соотношением

Задача 3. Найти область свободной дисперсии для а) дифракционной решетки, б) интерферометра Фабри — Перо, в) интерферометра Майкельсона, г) эшелона Майкельсона.

Во всех четырех случаях область свободной дисперсии находится из уравнений

Из этих уравнений найдем (106.3).

Как правило, высокое спектральное разрешение у приборов сопровождается малой областью свободной дисперсии. Поэтому выбор того или иного прибора для решения спектроскопической задачи определяется конкретными условиями последней. Так, призменные спектрографы обычно используются для записи широких спектров или для выделения с относительно низким разрешением участка широкого спектра, который затем анализируется спектрометром высокого разрешения (рис. XVI.7).

Современные спектрометры часто снабжают регистрирующими устройствами, которые позволяют производить запись спектра

Рис. XVI.7. Спектрометр с высоким разрешением и большой областью свободной дисперсии, состоящий из призменного спектрографа и интерферометра Фабри — Перо. источник, линзы, П — призма; зеркала интерферометра Фабри — Перо; — диафрагма, вырезающая участок спектра; — экран или фотопластинка.

непосредственно на ЭВМ. Для этого можно, например, использовать ФЭУ со щелью, по которой сканируют спектральную картину, а специальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) переводит сигнал ФЭУ (напряжение, т. е. «аналог») в машинный код (цифровой сигнал). Библиотеки известных спектров хранятся в памяти ЭВМ, и расшифровка спектра исследуемого источника «поручается» ЭВМ. В частности, так работают интерферометры Майкельсона, в которых сканирование по спектру осуществляют изменением размера одного из плеч.