傅里叶变换光谱实验

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1、傅里叶变换光谱实验一、实验目的1、了解傅里叶变换光谱的基木原理。2、学会测量待测光的光谱图。重点：傅里叶变换光谱实验装置的正确使用，实验过程中参数的选定难点：傅里叶变换光谱原理的理解二、实验原理现代光学的一个重大进展是引入“傅里叶变换”概念，由此发展成为光学领域内的一个崭新分支——傅里叶变换光学。本实验中用到的“傅里叶变换光谱实验装置”利用了傅里叶光谱中存在的干涉图和光谱图的变换关系，仪器用途是演示通过傅里叶变换的方法测定光源的辐射光谱。本实验仪器的意义在于进行傅里叶变换原理的演示。木实验测量光谱范围设计在可见区(400-800nm)并且光路部分设计为开放式，以便能更深刻、直观地了解

2、傅里叶变换光学的实现与应用。傅里叶变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。然后将接收到的信号送到解调器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。这样我们就得到了待测光的光谱图。下面介绍两个方程：调制方程：,W=f^/C^COS27T(7xd(TJ—oo解调方程：八⑺=f/(%)cosImjxdxJ—傅里叶变换光谱实验一、实验目的1、了解傅里叶变换光谱的基木原理。2、学会测量待测光的光谱图。重点：傅里叶变换光谱实验装置的正确使用，实验过程中参数的选定难点：傅里叶变换光谱原理的理解二、实验原理现代光学的一个重大进

3、展是引入“傅里叶变换”概念，由此发展成为光学领域内的一个崭新分支——傅里叶变换光学。本实验中用到的“傅里叶变换光谱实验装置”利用了傅里叶光谱中存在的干涉图和光谱图的变换关系，仪器用途是演示通过傅里叶变换的方法测定光源的辐射光谱。本实验仪器的意义在于进行傅里叶变换原理的演示。木实验测量光谱范围设计在可见区(400-800nm)并且光路部分设计为开放式，以便能更深刻、直观地了解傅里叶变换光学的实现与应用。傅里叶变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。然后将接收到的信号送到解调器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。

4、这样我们就得到了待测光的光谱图。下面介绍两个方程：调制方程：,W=f^/C^COS27T(7xd(TJ—oo解调方程：八⑺=f/(%)cosImjxdxJ—调制过程：这一步由迈兑耳孙干涉仪实现，设一单色光进入干涉仪后，它将被分成两朿后进行干涉，干涉后的光强值为I（x）=I（）cos27T（jx9（其中X为光程差，它随动镜的移动而变化，＜7为单色光的波数伉）。如果待测光为连续光谱，那么干涉后的光强为图丨实验装置中的迈克尔孙T•涉仪解调过程：我们把从接收器上采集到的数据送入计算机中进行数据处理，这一步就是解调过程。使用的方程就是解调方程，这个方程也是傅里叶变换光谱学中干涉图一光谱图

5、关系的基本方程。对于给定的波数CT，如果已知干涉罔与光程差的关系式，就可以用解调方程计算的这波数处的光谱强度/（内。为了获得整个工作波数范围的光谱图，只需对所希望的波段内的每一个波数反复按解调方程进行傅里叶变换运算就行了。三、实验仪器XGF-I型傅里叶变换光谱实验装置、数据传输设备（USB线）、计算机一套（如需要数据输出还应连接相应的输出设备，比如说打印机等）、待测光源（如图2所示）。图2傅里叶变换光谱实验仪器11-外置光源2-内置光源（溴钨灯）3-可变光阑4-准直镜5-平而反射镜6-精密平移台7-慢速电机8-动镜9-千涉板10-补偿板丨I-定镜12-接收器113-参考光源（He-N

6、e激光器）14-半透半反镜15•平面反射镜16-接收器217-光源转换镜（物镜）图3傅里叶变换光鸱实验装置光路图实验仪器简要说明：1、内置光源选用溴钨灯（6V15W），待测光过准直镜后变成平行光进入干涉仪，从千涉仪中出射后成为两束相干光，并有一定的相位差。进入接收器1。当干涉仪的动镜部分做连续移动改变光程差时，干涉图的连缕变化将被接收器接收，并被记录系统以一定的数据间隔记录下来。另外在零光程附近，操作者可以通过观察窗在接收器1的端面上看到白光干涉的彩色斑纹。2、系统内置的参考光源为He-Ne激光器，利用He_Ne激光器突出的单色性对其它光源的干涉图进行位移校正，有效的修正Y扫描过程中

7、由于电机速度变化造成的位移误差。3、在这套实验装置中留有测量外光源的功能，外置光源可以自行配置，当使用外置光源时只需将光源转换镜拨至“其它光源”位置后关闭溴钨灯电源即可。4、在实际的仪器屮，光源都不可能是理想的点光源。为Y保证有一定的信号强度，实际上要采用具有必要尺寸的扩展光源，但光源尺寸过大会造成仪器分辨率下降，复原光谱波数偏移等问题。所以使用扩展光源要保证以下3点：（1）不明显影响仪器分辨率指标；⑵扩展光源尺寸必须保证光谱的波数偏移值在仪器波数精度允许