Большая Советская Энциклопедия (МО)

Монохромати'ческий свет (от моно... и греч. chrōma, родительный падеж chromatos — цвет), электромагнитная волна одной определённой и строго постоянной частоты из диапазона частот, непосредственно воспринимаемых человеческим глазом (см. Свет ). Происхождение термина «М. с.» связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей физической природе электромагнитные волны видимого диапазона не отличаются от волн др. диапазонов (инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и т. д.), и по отношению к ним также используют термин «монохроматический» («одноцветный»), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают.

  Понятие «М. с.» (как и «монохроматическое излучение» вообще) является идеализацией. Теоретический анализ показывает, что испускание строго монохроматической волны должно продолжаться бесконечно долго. Реальные же процессы излучения ограничены во времени, и поэтому в них одновременно испускаются волны всех частот, принадлежащих некоторому интервалу. Чем у'же этот интервал, тем «монохроматичнее» излучение. Так, очень близко к М. с. излучение отдельных линий спектров испускания свободных атомов (например, атомов газа). Каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния m (с большей энергией) в состояние n (с меньшей энергией). Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения E_m и E_n , атом излучал бы М. С. частоты n_mn = 2pw_mn = (E_m — E_n )/h (см. Излучение ). Здесь h —Планка постоянная , равная 6,624 ×10^-27 эрг ×сек. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время Dt (обычно 10^-8 сек — т. н. время жизни на энергетическом уровне), и, согласно неопределённостей соотношению для энергии и времени жизни квантового состояния (DЕ Dt ³ h ), энергия, например, состояния m может иметь любое значение между E_m + DE и E_m — DЕ . За счёт этого излучение каждой линии спектра приобретает «разброс» частот Dn_mn = 2DЕ /h = 2/Dt (подробнее см. Ширина спектральных линий ).

  При испускании света (или электромагнитного излучения др. диапазонов) реальными источниками в них происходит множество переходов между различными энергетическими состояниями; поэтому в таком излучении присутствуют волны многих частот. Приборы, с помощью которых из света выделяют узкие спектральные интервалы (излучение, близкое к М. с.), называют монохроматорами . Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения некоторых типов лазеров (его спектральный интервал может быть значительно уже, чем у линий атомных спектров).

  Лит.: Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Калитеевский Н. И., Волновая оптика, М., 1971.

  Л. Н. Каперский.

Монохроматическое излучение

Монохромати'ческое излуче'ние, электромагнитное излучение (электромагнитная волна ) одной определённой частоты. Подробнее см. Монохроматический свет .

Монохроматор

Монохрома'тор в оптике, прибор для выделения узких интервалов длин волн (частот) оптического (т. е. видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) излучения; один из спектральных приборов . М. состоит (рис. ) из входной щели 1 , освещаемой источником излучения, коллиматора 2 , диспергирующего элемента 3 (см. Дисперсия света ), фокусирующего объектива 4 и выходной щели 5 . Элемент 3 пространственно разделяет лучи разных длин волн l, направляя их под разными углами j, и в фокальной плоскости объектива 4 образуется спектр — совокупность изображений входной щели в лучах всех длин волн, испускаемых источником. Нужный участок спектра совмещают с выходной щелью 5 поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели 5 , меняют спектральную ширину dl (интервал длин волн) выделенного участка.

  Диспергирующими элементами М. служат дисперсионные призмы и дифракционные решётки . Их угловая дисперсия Dj/Dl вместе с фокусным расстоянием объектива 4 определяет линейную дисперсию М. Dl /Dl (Dj— угловая разность направлений лучей, длины волн которых отличаются наDl; Dl — расстояние в плоскости выходной щели, разделяющее эти лучи). Призмы дешевле решёток и обладают большой дисперсией в ультрафиолетовой области. Однако их дисперсия сильно уменьшается с ростом l; кроме того, для разных областей спектра необходимы призмы из разных материалов. Решётки свободны от этих недостатков.