4.4. Основные характеристики и параметры спектральных аппаратов

Характеристика спектрального аппарата определяется оптической схемой и ее параметрами. Для спектральных аппаратов характерны следующие параметры:

1. Рабочая область спектра

Каждый спектральный аппарат рассчитан на работу в определенной области спектра. Оптические детали самого спектрального аппарата и системы освещения щели должны быть прозрачны во всей рабочей области спектра. В видимой и ультрафиолетовой областях широко применяют как призменные, так и дифракционные спектральные аппараты. В инфракрасной области преимущественно используют призменные приборы. При использовании в этой области дифракционных решеток нельзя допускать перекрытия спектров разных порядков. Для этого иногда ставят предварительную призму, которая выделяет только нужный участок спектра, а окончательное разложение излучения в спектр делает решетка. В области вакуумного ультрафиолета применяют главным образом приборы с вогнутыми дифракционными решетками, хотя в области до 1100-1200небольшое применение находят также призменные приборы с оптикой из флюорита или фтористого лития.

Иногда из-за ограниченной прозрачности или дисперсии материала не удается охватить всю нужную область спектра. Тогда делают приборы со сменной оптикой. Так инфракрасные спектрофотометры снабжаются набором сменных призм и других оптических деталей, что дает возможность с помощью одного прибора работать по всей ближней инфракрасной области. В приборах с кварцевой оптикой часто имеется сменная стеклянная призма для увеличения дисперсии при работе в видимой области.

2. Линейная дисперсия

Одной из важных характеристик спектральных аппаратов является линейная дисперсия , которая показывает, как быстро изменяется расстояние между спектральными линиями в фокальной поверхности в зависимости от длины волны. Пусть световые пучки, которые соответствуют двум линиям с разностью длин волн, идут после призмы или решетки под углом  друг к другу. Тогда расстояние между ними в фокальной поверхности определяется по формуле

(29)

Для линий с близкими длинами волн угол  мал, и можно считать , тогда

(30)

Если фокальная поверхность наклонена к оптической оси камеры под углом , то расстояния между линиями увеличиваются

(31)

Разделив обе части равенства на разность длин волн  и переходя от конечных разностей к производной, получим окончательное выражение для линейной дисперсии:

(32)

Линейную дисперсию спектральных аппаратов принято характеризовать обратной величиной – фактором дисперсии (или обратной дисперсией), которая показывает число ангстремов или микрон, приходящийся на один миллиметр длины спектра в фокальной поверхности прибора. При применении объектива с большим фокусным расстоянием f₂=1,5м обратная дисперсия возрастает в 5 раз до 13. Иногда спектрографы снабжают сменными камерами с разными объективами, что позволяет получать нужную линейную дисперсию. Зная линейную дисперсию прибора, легко определить расстояние между близкими линиями в спектре

(33)

3. Увеличение спектрального аппарата

Определяется отношением фокусных расстояний камерного f₂ и коллиматорного f₁ объективов.

(34)

Для автоколлимационных приборов g=1.