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).

1. светофи́льтр;
2. светофи́льтры;
3. светофи́льтра;
4. светофи́льтров;
5. светофи́льтру;
6. светофи́льтрам;
7. светофи́льтр;
8. светофи́льтры;
9. светофи́льтром;
10. светофи́льтрами;
11. светофи́льтре;
12. светофи́льтрах.

-а, м. спец.

Оптическое устройство для изменения спектрального состава проходящего через него света.

СВЕТОФИ́ЛЬТР, светофильтра, муж. (физ., спец.). Цветная стеклянная пластинка, служащая для поглощения проходящих через нее лучей какого-нибудь определенного цвета.

м.

1.

Оптическое приспособление, служащее для изменения спектрального состава и величины проходящего через него потока лучистой энергии.

2.

Тело, обладающее различной прозрачностью для различных частей спектра, поглощающее одни лучи и пропускающее другие.

муж.;
фото colour filterм. физ. ray filter, light filter.

filter, screen

м

Lichtfilter n

светофильтр м Lichtfilter n 1d

м. физ., фото

filtre m coloré, écran m

м. физ., тех.

filtro de luz

м. спец.

schermo, filtro

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.

оптическое устройство, предназначенное для изменения спектрального состава, поляризации и (или) уменьшения величины проходящего через него светового потока; С. широко применяются в оптических медицинских приборах.

Светофи́льтр исправля́ющий — см. Светофильтр компенсационный.

Светофи́льтр компенсацио́нный (син. С. исправляющий) — С., изменяющий спектральный состав света так, чтобы компенсировать отличие спектральной чувствительности используемого в приборе фотоэлемента от спектральной чувствительности глаза человека.

Светофи́льтр нейтра́льный — С., равномерно ослабляющий проходящий свет во всех участках спектра; применяется, например, в защитных очках.

Светофи́льтр поляризацио́нный (син. поляроид) — С. для получения (или гашения) плоскополяризованного света, состоящий из вещества, обладающего выраженным свойством двойного лучепреломления; применяется, например, в поляриметрах.

СВЕТОФИ́ЛЬТР -а; м. Спец. Оптическое устройство для изменения спектрального состава проходящего через него света. Очки-светофильтры.

◁ Светофи́льтровый, -ая, -ое. С-ые очки.

оптич. приспособление для изменения спектрального состава оптич. излучения (селективные С.) или равномерного ослабления потока излучения в определ. области спектра (нейтральные С.). В С. используются различные оптич. явления: поглощение света (абсорбционные С.), интерференция света (интерференц. С.), отражение света (отражат. С.), поляризация света (поляризационные С.) и др. С. применяются во мн. областях науки и техники, например в фото- и кинотехнике - для улучшения цветопередачи (см. Корректирующий светофильтр), раздельного наблюдения стереопар, съёмки в невидимых (ИК, УФ) лучах и др., в светотехнике - для сигнализации, цветного освещения и т. п., в трёхцветной колориметрии - для выделения триад осн. цветов (см. Колориметр).

СВЕТОФИЛЬТР — оптическое устройство для изменения спектрального состава и энергии проходящего через него оптического излучения. Обычно светофильтры представляют собой пластины из цветного стекла, желатиновые, целлофановые или др. плёнки, слой окрашенной жидкости, обладающие избирательной или неизбирательной способностью поглощения (пропускания) лучистой энергии. В С. используются различные оптические явления: поглощение, интерференция, рассеяние и дисперсия света, его избирательное или полное внутреннее отражение, хроматическая поляризация и др. Различают С.: а) цветные (или компенсационные), применяемые для избирательного уменьшения светочувствительности фотоматериала к той или иной части спектра; б) нейтральные — для неизбирательного уменьшения интенсивности света; в) поляризационные — для уменьшения или устранения бликов на изображении. С. используют в научных исследованиях, в фотометрии, фото- и кинопрактике, в светотехнике для сигнализации, для цветного освещения, защиты зрения и т. д.