Светофильтр

устройство, меняющее спектральный состав и энергию падающего на него оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света). Основной характеристикой С. Является спектральная зависимость его Пропускания коэффициента τ (или оптической плотности (См. Оптическая плотность) D = —lgτ), т. Е. Зависимость τ или D от частоты (длины волны) излучения. Селективные С. Предназначены для отрезания (поглощения) или выделения каких-либо участков спектра. В сочетании с приёмниками света (См. Приёмники света) эти С. Изменяют спектральную чувствительность (См. Спектральная чувствительность) приёмников. Нейтральные С. Более или менее равномерно ослабляют поток излучения в определённой области спектра. Действие С. Может быть основано на любом оптическом явлении, обладающем спектральной избирательностью, — на поглощении света (См.

Поглощение света) (абсорбционные С.), отражении света (См. Отражение света) (отражательные С.), интерференции света (См. Интерференция света) (интерференционные С.), дисперсии света (См. Дисперсия света) (дисперсионные С.) и пр. Наиболее распространены стеклянные абсорбционные С., которые отличаются постоянством спектральных характеристик, устойчивостью к воздействию света и температуры, высокой оптической однородностью. Промышленностью выпускается более 100 марок цветных стекол для С. На рис. 1 приведены спектральные кривые пропускания некоторых 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.

Органических материалов применяются реже вследствие их низких механической прочности и термической устойчивости, а также довольно быстрого выцветания. Положительными 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 некоторых случаях, например 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 металлических плёнок на кварцевую или стеклянную подложку. Селективные отражающие С. С различными кривыми отражения получают также, комбинируя слои разной толщины в многослойных диэлектрических зеркалах (см. Зеркало, Оптика тонких слоев (См. Оптика тонких слоёв)). Интерференционные С. (один из них схематически изображен на рис. 2) состоят из двух полупрозрачных зеркал (например, слоев серебра) и помещенного между ними слоя диэлектрика оптической толщиной (См. Оптическая толщина) λ/2, λ, 3λ/2 (λ — 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. 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 которых используется явление интерференции поляризованных лучей, могут выделять сверхузкие спектральные области (до долей ангстрема) при полном отсутствии фона. Однако такие С.

Применяют редко, главным образом в астрофизических исследованиях, т. К. Они представляют собой сложные оптические системы, очень чувствительные к температуре и другим внешним влияниям. В дисперсионных С. Максимум пропускания (минимум отражения) приходится на ту длину волны λ0, для которой равны преломления показатели (См. Преломления показатель) (ПП) двух сред n1 и n2. Чем больше спектральное удаление от λ0, тем больше отличаются n1 от n2 и тем меньше пропускание (см. Френеля формулы). Выделение спектрального интервала более эффективно, если вещество с ПП n1 (погруженное в среду с ПП n1) размельчить. Обычно дисперсионные С. Изготовляют из порошков бесцветных стекол, залитых органическими жидкостями. Изменяя ПП жидкости, изменяют λ0.

То же происходит при изменении температуры. Высокая температурная чувствительность приводит к необходимости термостатирования дисперсионных С., что ограничивает их использование. С. Служат для выделения или устранения требуемой спектральной области в научных исследованиях, в фотометрии, спектрофотометрии, колориметрии, сочетаются почти со всеми оптическими приборами и спектральными приборами. В фотографической и кинематографической 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 нагревательного действия инфракрасного излучения, фотохимических и иных действий ультрафиолетового излучения, либо ослабить или исправить спектральный состав видимого излучения (так, они являются основным элементом многих защитных очков (См.

Очки)). 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., Шпольский 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. Шерклифф У., Поляризованный свет, пер.

С англ., М., 1965. Т. И. Вейнберг. Рис. 1. Спектральные кривые пропускания некоторых стеклянных абсорбционных светофильтров толщиной 3 мм. Τ— коэффициент пропускания, λ— длина волны света (1 нм = 10Å). Диапазон длин волн 200—400 нм соответствует близкому ультрафиолетовому излучению, 400—700 нм — видимому излучению, 700—1200 нм — близкой инфракрасной области спектра. Рис. 2. Схематическое изображение простейшего интерференционного светофильтра. Между двумя тонкими слоями серебра, служащими полупрозрачными зеркалами, расположен слой диэлектрика оптической толщиной λ/2 (λ — длина волны в максимуме пропускания). Для защиты от повреждений и удобства обращения светофильтр заключён между двумя стеклянными пластинками. Рис. 3.

Кривые пропускания интерференционных светофильтров с серебряными полупрозрачными зеркалами при различных значениях коэффициента отражения R серебряных слоев. Τ — коэффициент пропускания. Максимум пропускания — при длине волны λ0 = 5600 Å (560 нм)..