傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)

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1、傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解傅里葉變換光譜的基木原理。2、學(xué)會測量待測光的光譜圖。重點(diǎn)：傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置的正確使用，實(shí)驗(yàn)過程中參數(shù)的選定難點(diǎn)：傅里葉變換光譜原理的理解二、實(shí)驗(yàn)原理現(xiàn)代光學(xué)的一個重大進(jìn)展是引入“傅里葉變換”概念，由此發(fā)展成為光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個嶄新分支——傅里葉變換光學(xué)。本實(shí)驗(yàn)中用到的“傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置”利用了傅里葉光譜中存在的干涉圖和光譜圖的變換關(guān)系，儀器用途是演示通過傅里葉變換的方法測定光源的輻射光譜。本實(shí)驗(yàn)儀器的意義在于進(jìn)行傅里葉變換原理的演示。木實(shí)驗(yàn)測量光譜范圍設(shè)計(jì)在可見區(qū)(400-800nm)并且光路部分設(shè)計(jì)為開放式，以便能更深刻、直觀地了解

2、傅里葉變換光學(xué)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。傅里葉變換過程實(shí)際上就是調(diào)制與解調(diào)的過程，通過調(diào)制我們將待測光的高頻率調(diào)制成我們可以掌控、接收的頻率。然后將接收到的信號送到解調(diào)器中進(jìn)行分解，得出待測光中的頻率成分及各頻率對應(yīng)的強(qiáng)度值。這樣我們就得到了待測光的光譜圖。下面介紹兩個方程：調(diào)制方程：,W=f^/C^COS27T(7xd(TJ—oo解調(diào)方程：八⑺=f/(%)cosImjxdxJ—傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解傅里葉變換光譜的基木原理。2、學(xué)會測量待測光的光譜圖。重點(diǎn)：傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置的正確使用，實(shí)驗(yàn)過程中參數(shù)的選定難點(diǎn)：傅里葉變換光譜原理的理解二、實(shí)驗(yàn)原理現(xiàn)代光學(xué)的一個重大進(jìn)

3、展是引入“傅里葉變換”概念，由此發(fā)展成為光學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一個嶄新分支——傅里葉變換光學(xué)。本實(shí)驗(yàn)中用到的“傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置”利用了傅里葉光譜中存在的干涉圖和光譜圖的變換關(guān)系，儀器用途是演示通過傅里葉變換的方法測定光源的輻射光譜。本實(shí)驗(yàn)儀器的意義在于進(jìn)行傅里葉變換原理的演示。木實(shí)驗(yàn)測量光譜范圍設(shè)計(jì)在可見區(qū)(400-800nm)并且光路部分設(shè)計(jì)為開放式，以便能更深刻、直觀地了解傅里葉變換光學(xué)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。傅里葉變換過程實(shí)際上就是調(diào)制與解調(diào)的過程，通過調(diào)制我們將待測光的高頻率調(diào)制成我們可以掌控、接收的頻率。然后將接收到的信號送到解調(diào)器中進(jìn)行分解，得出待測光中的頻率成分及各頻率對應(yīng)的強(qiáng)度值。

4、這樣我們就得到了待測光的光譜圖。下面介紹兩個方程：調(diào)制方程：,W=f^/C^COS27T(7xd(TJ—oo解調(diào)方程：八⑺=f/(%)cosImjxdxJ—調(diào)制過程：這一步由邁兌耳孫干涉儀實(shí)現(xiàn)，設(shè)一單色光進(jìn)入干涉儀后，它將被分成兩朿后進(jìn)行干涉，干涉后的光強(qiáng)值為I（x）=I（）cos27T（jx9（其中X為光程差，它隨動鏡的移動而變化，＜7為單色光的波數(shù)伉）。如果待測光為連續(xù)光譜，那么干涉后的光強(qiáng)為圖丨實(shí)驗(yàn)裝置中的邁克爾孫T?涉儀解調(diào)過程：我們把從接收器上采集到的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這一步就是解調(diào)過程。使用的方程就是解調(diào)方程，這個方程也是傅里葉變換光譜學(xué)中干涉圖一光譜圖

5、關(guān)系的基本方程。對于給定的波數(shù)CT，如果已知干涉罔與光程差的關(guān)系式，就可以用解調(diào)方程計(jì)算的這波數(shù)處的光譜強(qiáng)度/（內(nèi)。為了獲得整個工作波數(shù)范圍的光譜圖，只需對所希望的波段內(nèi)的每一個波數(shù)反復(fù)按解調(diào)方程進(jìn)行傅里葉變換運(yùn)算就行了。三、實(shí)驗(yàn)儀器XGF-I型傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（USB線）、計(jì)算機(jī)一套（如需要數(shù)據(jù)輸出還應(yīng)連接相應(yīng)的輸出設(shè)備，比如說打印機(jī)等）、待測光源（如圖2所示）。圖2傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)儀器11-外置光源2-內(nèi)置光源（溴鎢燈）3-可變光闌4-準(zhǔn)直鏡5-平而反射鏡6-精密平移臺7-慢速電機(jī)8-動鏡9-千涉板10-補(bǔ)償板丨I-定鏡12-接收器113-參考光源（He-N

6、e激光器）14-半透半反鏡15?平面反射鏡16-接收器217-光源轉(zhuǎn)換鏡（物鏡）圖3傅里葉變換光鴟實(shí)驗(yàn)裝置光路圖實(shí)驗(yàn)儀器簡要說明：1、內(nèi)置光源選用溴鎢燈（6V15W），待測光過準(zhǔn)直鏡后變成平行光進(jìn)入干涉儀，從千涉儀中出射后成為兩束相干光，并有一定的相位差。進(jìn)入接收器1。當(dāng)干涉儀的動鏡部分做連續(xù)移動改變光程差時，干涉圖的連縷變化將被接收器接收，并被記錄系統(tǒng)以一定的數(shù)據(jù)間隔記錄下來。另外在零光程附近，操作者可以通過觀察窗在接收器1的端面上看到白光干涉的彩色斑紋。2、系統(tǒng)內(nèi)置的參考光源為He-Ne激光器，利用He_Ne激光器突出的單色性對其它光源的干涉圖進(jìn)行位移校正，有效的修正Y掃描過程中

7、由于電機(jī)速度變化造成的位移誤差。3、在這套實(shí)驗(yàn)裝置中留有測量外光源的功能，外置光源可以自行配置，當(dāng)使用外置光源時只需將光源轉(zhuǎn)換鏡撥至“其它光源”位置后關(guān)閉溴鎢燈電源即可。4、在實(shí)際的儀器屮，光源都不可能是理想的點(diǎn)光源。為Y保證有一定的信號強(qiáng)度，實(shí)際上要采用具有必要尺寸的擴(kuò)展光源，但光源尺寸過大會造成儀器分辨率下降，復(fù)原光譜波數(shù)偏移等問題。所以使用擴(kuò)展光源要保證以下3點(diǎn)：（1）不明顯影響儀器分辨率指標(biāo)；⑵擴(kuò)展光源尺寸必須保證光譜的波數(shù)偏移值在儀器波數(shù)精度允許