Монохроматичноговипромінювання (від грец. Monos - один і chroma, рід. Падіж chrOmatos - колір) - ел - магн. випромінювання однієї певної і строго постійної частоти. Походження терміна "М. і." пов'язане з тим, що відмінність в частоті світлових хвиль сприймається людиною як відмінність в кольорі. Однак за своєю природою електромагнітні хвилі видимого діапазону, що лежать в інтервалі 0,4 - 0,7 мкм, не відрізняються від ел - магн. хвиль ін. діапазонів (ІЧ, УФ, рентгенівського і т. д.), по відношенню до яких також використовують термін "монохроматический" (одноколірний), хоча ніякого відчуття кольору ці хвилі не дають.
Теорія ел - магн. випромінювання, заснована на Максвелла рівняннях , Описує будь-M. і. як гармонія, коливання , Що відбувається з незмінною амплітудою і частотою протягом нескінченно довгого часу. Плоска монохроматічен. хвиля ел - магн. випромінювання є прикладом повністю когерентного поля (див. когерентність ), Параметри к-якого незмінні в будь-якій точці простору і відомий закон їх зміни в часі. Однак процеси випромінювання завжди обмежені в часі, а тому поняття M. і. є ідеалізацією. Реальне природ. випромінювання зазвичай являє собою суму деякого числа монохроматічен. хвиль з випадковими амплітудами, частотами, фазами, поляризацією і напрямком поширення. Чим вже інтервал, до-рому належать частоти спостережуваного випромінювання, тим воно монохроматичності. Так, випромінювання, відповідне відділення. лініях спектрів випускання вільних атомів (напр., атомів розрідженого газу), дуже близько до M. і. (Див. атомні спектри ; ) кожна з таких ліній відповідає переходу атома зі стану т з більшою енергією в стан n з меншою енергією. Якби енергії цих станів мали строго фиксиров. значення 
і 
, Атом випромінював би M. і. частоти vтп = ( 
) / H. Однак в станах з більшою енергією атом може перебувати лише малий час D t (зазвичай 10-8 с - т. Зв.
час життя на енергетичних. рівні), і, відповідно до невизначеностей співвідношенням для енергії і часу життя квантового стану (D 
· D t> = h), енергія, напр., Стану т може мати будь-яке значення між 
+ + D 
і 
. Тому випромінювання кожної лінії спектра відповідає інтервалу частот D vmn = D 
/ h = = 1 / D t (докладніше див. в ст. Ширина спектральної лінії ).
T. к. Ідеальним M. і. не може бути за самою своєю природою, то зазвичай монохроматическим вважається випромінювання з вузьким спектральним інтервалом, к-рий можна приблизно характеризувати однією частотою (або довжиною хвилі).
Прилади, за допомогою яких брало з реального випромінювання виділяють вузькі спектральні інтервали, наз. моно - хроматорамі. Надзвичайно висока монохроматичность характерна для випромінювання деяких типів лазерів (ширина спектрального інтервалу випромінювання досягає величини 10-7 нм, що значно вужче, ніж ширина ліній атомних спектрів).
Літ .: Борн M., Вольф Е., Основи оптики, пер. з англ., 2 изд., M., 1973; Калітеевскій H. І., хвильова оптика , 2 изд., M., 1978. Л. H. Канарський.
MOHOXPOMATOP - спектральний оптич. прилад для виділення вузьких ділянок спектра оптич. випромінювання. M. складається (рис. 1) з вхідної щілини 1, що освітлюється джерелом випромінювання, коліматора 2, диспергуючого елемента 3, фокусирующего об'єктива 4 і вихідний щілини 5. Диспергирующий елемент просторово розділяє промені різних довжин хвиль l, направляючи їх під різними кутами f, і в фокальній площині об'єктива 4 утворюється спектр - сукупність зображень вхідної щілини в променях всіх довжин хвиль, що випускаються джерелом. Потрібну ділянку спектра поєднують з вихідною щілиною поворотом диспергуючого елемента; змінюючи ширину щілини 5, змінюють спектральну ширину dl виділеної ділянки.
Мал. 1. Загальна схема монохроматора: 1 - вхідна щілина, що освітлюється джерелом випромінювання; 2 - вхідний коліматор; 3 - іспергірующій елемент; 4 - фокусує об'єктив вихідного коліматора; 5 - вихідна щілина.
Диспергуючими елементами M. служать дисперсійні призми і дифракції . решітки. Їх кут. дисперсія D = Df / Dl разом з фокусною відстанню f об'єктива 4 визначають лінійну дисперсію D l / D f = Df (Df - кут. різниця напрямків променів, довжини хвиль яких брало відрізняються на Dl; D l - відстань в площині вихідний щілини, розділяє ці промені). Призми дешевше решіток у виготовленні і мають великий дисперсією в УФ-області. Однак їх дисперсія істотно зменшується з ростом l і для різних областей спектра потрібні призми з різних матеріалів. Грати вільні від цих недоліків, мають постійну високу дисперсію в усьому оптич. діапазоні і при заданому межі дозволу дозволяють побудувати M. з істотно великим виходять світловим потоком, ніж призменний M.
Осн. характеристиками M., що визначають вибір параметрів його оптич. системи, є: променистий потік Ф'l, що проходить через вихідну щілину; межа дозволу dl *, т. е. найменувань. різницю довжин хвиль, ще помітна у вихідному випромінюванні M., або його роздільна здатність r, що визначається, як і для будь-якого ін. спектрального приладу , Ставленням l / dl *, а також відносний отвір об'єктиву коліматора А 0. Роздільна здатність r, ширина виділяється спектрального інтервалу dl і спектральний розподіл енергії випромінювання, що пройшов через вихідну щілину, визначаються апаратної функцією M., к-рую можна уявити як розподіл потоку променевої енергії по ширині зображення вхідної щілини (в площині вихідний щілини), якщо та висвітлюється монохроматическим випромінюванням .
Світловий потік , Що виходить з M., F'l = тlFl = т l В l S W dl, де ТL - коеф. пропускання M .; Fl - світловий потік, що потрапляє в M .; Вl - спектральна яскравість вхідної щілини; S - площа вихідний щілини; W - тілесний кут променів фокусирующего об'єктива, що сходяться на вихідний щілини. Твір S W = S 0W0 (індекси 0 відносяться до вхідної щілини) при проходженні світлового потоку через прилад залишається постійним (якщо світлові пучки не зрізати до - л. Діафрагмами) і зв. геом. фактором приладу. T. к. W = p d 2/4 f 2 = p A 2/4, де f, d і А - фокусна відстань, діаметр і чинне відносний отвір фокусирующего об'єктива, a S = hb (h - висота, b - ширина вихідний щілини), то 
При визначенні оптим. умов роботи M. істотний характер спектра джерела світла - лінійчатий або суцільний, - до-рим висвітлюється вхідна щілина. У першому випадку виходить потік пропорційний ширині вихідний щілини, у другому випадку - квадрату ширини щілини b 2, а також квадрату пропускається спектрального діапазону (dl) 2; при заданому dl виходить потік пропорційний лінійної дисперсії M.
Об'єктиви M. (приціл і фокусує) можуть бути лінзовими або дзеркальними. Дзеркальні об'єктиви придатні в більш широкому спектральному діапазоні, ніж лінзові, і, на відміну від останніх, не вимагають перефокусировки при переході від одного ділянки, що виділяється спектра до іншого, що особливо зручно для ІЧ і УФ-областей спектра.
Мал. 2. Автоколімаційна схема: 1 - дзеркало, вра щением якого здійснюється сканування спектра.
Мал. 3. z-образна симетрична схема: 1 - дифракційна решітка; 2 - сферичне дзеркало.
З великої кількості існуючих оптич. схем M. можна виділити, крім традиційних (рис. 1), Автоколімаційна (рис. 2), z-образні (рис. 3), схеми з розташуванням щілин одна над іншою або просто з однієї щілиною, у до-рій верх. частина служить вхідний, а нижня - вихідний щілиною, тощо. В тих випадках, коли особливо важливо уникнути попадання в вихідну щілину M. розсіяного світла з довжинами хвиль, далекими від ділянки, що виділяється спектра (напр., в Спектрофото-метрії), застосовують т . н. подвійні M., що представляють собою два M., розташованих так, що світло, що виходить з першого M., потрапляє до другого і вихідна щілина першого служить вхідною щілиною другого (рис. 4). Залежно від взаємного розташування диспергирующих елементів в кожному з цих M. розрізняють подвійні M. зі складанням і з вирахуванням дисперсій. Прилади зі складанням дисперсій дозволяють не тільки в багато разів знизити рівень розсіяного світла на виході, але і збільшити роздільну здатність M., а при заданому дозволі - підвищити виходить світловий потік (т. Е. Розширити щілини). Подвійні M. з вирахуванням дисперсій дозволяють знизити рівень розсіяного світла без збільшення роздільної здатності. У них на вихідну щілину приходить світло такого ж спектрального складу, з яким він вийшов з пор. щілини. Такі M. менш світлосильний, ніж M. зі складанням дисперсій, проте вони дозволяють проводити сканування спектра переміщенням пор. щілини в площині дисперсії приладу, що дуже зручно конструктивно для спектрофотометрів , Особливо швидкісних. У ряді випадків, коли необхідно одночасне виділення дек. близьких вузьких спектральних інтервалів, застосовують прості M. з декількома вихідними щілинами, т. н. поліхроматор.
Мал. 4. Подвійний монохроматор: 1 - середня щілину; 2 і 3 -діфракціонние решітки, що обертаються на загальних підставах; 4 - 9 - дзеркала.
Літ .: Лабораторні оптичні прилади, під ред. Л. А. Новицького, 2 изд., M., 1979; Тарасов К. І., Спектральні прилади, 2 видавництва., Л., 1977; Пейсахсон І. В., Оптика спектральних приладів, 2 видавництва., Л., 1975. А. П. Гагарін.
покажчик >>