СВЕТОФИЛЬТРЫ

Светофильтры - оптические приспособления, служащие для изменения спектрального состава или потока проходящего сквозь них света. Обычно представляют собой плоскопараллельные пластинки (или системы пластинок), прозрачность которых определенным образом меняется с длиной волны. В астрономии светофильтры применяются в комбинации с приемниками света для выделения излучения в определенных спектр. интервалах либо для ослабления потока излучения в некоторое число раз в шировом интервале спектра (т.н. серые фильтры). Светофильтры используются для оценки энергии, излучаемой источником в тех или иных областях спектра, для выделения отдельных линий излучения газа (напр., выделяя излучение в линии $H_\alpha$ , можно наблюдать солнечные протуберанцы вне затмений), устранения помех, вызванных, например, свечением ночного неба.

Действие светофильтров может быть основано на любом оптическом явлении, которое приводит к уменьшению световых потоков в заданных областях спектра, обычно на явлениях поглощения (абсорбции) или интерференции света.

В качестве абсорбционных светофильтров чаще всего используют цветные стекла или пленки. Особенностью таких светофильтров является широкая полоса пропускания, часто измеряемая тысячами ангстрем. Все стеклянные светофильтры непрозрачны для далекого УФ- и ИК-излучения.

В интерференционных светофильтрах происходит интерференция света, многократно отраженного от поверхностей двух параллельных частично прозрачных пластинок. Сквозь такой светофильтр проходит свет только тех длин волн, которые удовлетворяют условию: $\lambda=2hn\cos\varphi /k$ , где h - расстояние между параллельными пластинками, $\varphi$ - угол падения света, n - показатель преломления среды, k - целое число. Полоса пропускания интерференционных светофльтров может составлять несколько десятков ангстрем, а для наилучших образцов - несколько ангстрем. Особенностью интерференционных светофильтров является зависимость длины волны максимума пропускания $\lambda_{\mbox{макс}}$ от угла падения света. Одна из разновидностей интерференционного светофильтров - эталон Фабри-Перо - позволяет получить особенно узкие полосы пропускания. Изменения $\lambda_{\mbox{макс}}$ может осуществляться изменением расстояния h между пластинами, либо изменением показателя преломления среды, в которой пластина находится.

Наиболее узкие полосы пропускания имеют интерференционно-поляризационные светофильтры, они состоят из чередующихся между собой пластин двоякопреломляющего вещества (кварца, исландского шпата) и поляроидов, оси которых параллельны и составляют с оптическими осями кварцевых пластин угол 45^o. Поляроид, стоящий на входе, пропускает свет с определенной ориентацией плоскости поляризации. Затем свет проходит через двоякопреломляющее вещество и разделяется на два луча - обыкновенный и необыкновенный, которые имеют различную поляризацию и различную скорость распространения. Если длина волны света такова, что при прохождении через кристалл фаза необыкновенного луча отстанет от фазы обыкновенного на число, кратное $2\pi$ (этому условию удовлетворяет ряд длин волн), то, интерферируя между собой, эти два луча образуют на выходе из кристалла волну с той же ориентацией плоскости поляризации, как и на входе. Такой свет с наименьшим поглощением пройдет сквозь стоящий за кристаллом второй поляроид. Свет, имеющий другие длины волн, поглотится в большей степени. Чем толще кристалл, сквозь к-рый проходит свет, тем в комбинации с поляроидом он даст более узкую полосу пропускания, но тем ближе друг к другу будут длины волн лучей света, к-рые беспрепятственно пройдут сквозь такую систему. Поэтому для получения полос пропускания узких и одновременно достаточно далеко разнесенных друг от друга (чтобы нужную из них можно было выделить обычным абсорбционным светофильтром) в интерференционно-поляризационном светофильтре используется совокупность толстых и тонких кристаллич. пластинок, отделенных друг от друга поляроидами. Наилучшие образцы интерференционно-поляризационных светофильтров имеют полосу пропускания менее 1 ангстрема. Интерференционно-поляризационный светофильтр должен работать в определенном тепловом режиме, поскольку изменение температуры меняет длину волны максимума пропускания.