Классические спектральные приборы. Разрешение классических спектральных приборов. Аппаратная функция, страница 3

Различные оптические системы позволяют осветить входную щель с различной степенью пространственной когерентности. Когерентное освещение возникает при попадании на входную щель параллельного пучка света (на входной щели плоский фронт). Если источник сфокусирован на входную щель, свет приходит с разных направлений и освещение щели некогерентно. При некогерентном освещении каждая точка (линия) входной щели дает свое дифракционное распределение интенсивности на выходе. Аппаратная функция  - это свертка дифракционной и прямоугольной функции:

                                                                                                                             (9)

При когерентном освещении щели нужно складывать амплитуды полей и потом находить суммарное распределение интенсивности:

              (10)

При когерентном освещении размер изображения входной щели всегда меньше геометрического изображения. При нормальной ширине входной щели ее изображение имеет практически дифракционный размер. Таким образом, когерентное освещение дает единственную возможность при реальной ширине, равной нормальной и хорошей светосиле получить предельную разрешающую силу, равную дифракционной. Ухудшение разрешения будет возникать при фокусировке источника на входную щель.

Способы освещения входной щели спектральных приборов.

1.  Источник с большой равномерно светящейся поверхностьюможно располагать непосредственно переж щелью. Если угловой размер источника a ³ b - углового размера коллиматорного объектива, колиматор заполнен светом. Если источник мал и расположить его близко к щели для выполнения условия a ³ b невозможно используют осветительные системы.

2.  Однолинзовая система. Обычно используют отображение источника света на входную щель или на коллиматорный объектив. Первый способ предпочтительнее для стабильного в пространстве источника и дает большую яркость линий в спектре. При этом точка источника отображается в точку линии. Если источник нестабилен в пространстве (дуга) его отображают на линзу коллиматора. На входной щели довольно равномерно освещенное пятно. Однолинзовая система освещения не свободна от виньетирования из-за частичного диафрагмирования световых пучков от нецентральных частей источника.

3. 

Виньетирование устраняется путем помещения перед входной щелью антивиньетирующей собирающей линзы, напрявляющей перефирийные пучки света в нутрь действующего отверстия прибора.

4.  Трехлинзовая система. Промежуточная линза отображает первую линзу (равномерно освещенную источником) на входную щель (щель освещена равномерно). На коллиматорную линзу отображается промежуточное изображение источника (на промежуточной линзе) с увеличением (3-4 крата) до заполнения коллиматорной лины.

5. 

Трехлинзовая система на разные участки коллиматорного объектива направляет свет от определенных участков источника. При прохождении прибора свет от разных участков источника может ослабляться по разному, что дает ошибки в регистрации. Для устранения этого недостатка существует растровая осветительная система, заполняющая коллиматорный объектив многими копиями источников света.

6.  В случае объемного источника света оптимальное освещение достигается проецированием переднего торца источника на коллиматорную линзу, а заднего торца – на входную щель спектрального прибора.