Физическая энциклопедия - светофильтр

устройство, меняющее спектральный состав и энергию падающего на него оптического излучения. Осн. хар-ка С.спектральная зависимость его пропускания коэффициента t (или оптич. плотности D =-Igt) от частоты (длины волны l) излучения. Селективные С. предназначены для отрезания (поглощения) или выделения к.-л. участка спектра. В сочетании с приёмниками оптического излучения эти С. изменяют спектральную чувствительность приёмников. Нейтральные С. 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.), интерференции света (интерференционные С.), отражении света (отражательные С.), дисперсии света (дисперсионные С.) и пр. Наиболее распространены стеклянные абсорбционные С., к-рые отличаются постоянством спектральных хар-к, 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 св-вами. Абсорбционные С. из окрашенной желатины и др. органич. материалов применяются реже вследствие низких механич.

прочности и термич. устойчивости, а также довольно быстрого выцветания. Положит. качества таких С.большое разнообразие спектральных хар-к и простота изготовления. Жидкостные абсорбционные С. используют сравнительно редко. К их достоинствам относится возможность изготовления в лабораторных условиях и плавное изменение хар-к С.

при изменении концентраций компонентов раствора. В нек-рых случаях, напр. для выделения УФ области спектра, применяют газовые абсорбционные С. Полупроводниковые С. иногда используют в ИФ области спектра, где они обладают резкими границами пропускания. Рис. 1. Спектральные кривые пропускания нек-рых стеклянных абсорбционных светофильтров толщиной 3 мм.

Отражающие селективные и нейтральные С. изготовляют нанесением металлич. плёнок на кварцевую или стеклянную подложку. Селективные отражающие С. с разл. кривыми отражения получают также, комбинируя слои разной толщины в многослойных диэлектрич. зеркалах (см. ОПТИКА ТОНКИХ СЛОЕВ).

Рис. 2. Схема интерференционного светофильтра. Интерференционные С. (рис. 2) состоят из двух полупрозрачных зеркал (напр., слоев серебра) и помещённого между ними слоя диэлектрика оптич. толщины l/2, l, 3l/2 (l длина волны в максимуме пропускания). В проходящем свете интерферируют лучи, непосредственно прошедшие через С. и отражённые чётное число 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 свете эти лучи отсутствуют. Кривые пропускания таких С. показаны на рис. 3. Интерференционные С. выделяют узкие области спектра (до 1,5-2 нм) с меньшими потерями света, чем абсорбционные. Их недостаток наличие значительного фона вне полое 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 10-2 нм) при полном отсутствии фона. Однако такие С. применяют редко (гл. обр. в астрофиз. исследованиях), т. к. они представляют собой сложные оптич. системы, очень чувствительные к темп-ре и другим внеш.

влияниям. Рис. 3. Кривые пропускания интерференционных светофильтров: R коэфф. отражения серебряных слоев. В дисперсионных С. максимум пропускания (минимум отражения) приходится на ту длину волны l0, для к-рой равны преломления показатели n1 и n2 двух сред. Чем больше спектральное удаление от l0, тем больше отличаются n1 от n2 и тем меньше пропускание (см. ФРЕНЕЛЯ ФОРМУЛЫ). Выделение спектрального интервала более эффективно, если в-во с n2 (погружённое в среду с n1) размельчить. Обычно дисперсионные С. изготовляют из порошков бесцветных стёкол, залитых органич. жидкостями. Изменяя n1, изменяют l0. 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 определённой спектральной области в науч. исследованиях, в фотометрии, спектрофотометрии, колориметрии; сочетаются почти со всеми оптич. приборами и спектральными приборами.

В фотографич. и кинематографич. практике их применяют для уменьшения рассеяния дымкой, улучшения цветопередачи и передачи светотени, съёмки в ИК лучах. В светотехнике они употребляются для сигнализации, цветного освещения и т. п. С. необходимы для предотвращения нежелательного нагреват. действия ИК излучения, фотохим. и иных действий УФ излучения.

.