Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
10.9. СПЕКТРОСКОПИЯГ. Колфилд 10.9.1. ОпределениеЯ предлагаю определить голографическую спектроскопию в самом широком смысле, а именно как использование явления интерференции двух пучков света, исходящих из одного и того же источника, для регистрации или преобразования его спектра. 10.9.2. Применение интерферометровИнтерферометры, пригодные для голографической спектроскопии, должны формировать два волновых фронта, ориентированных таким образом, чтобы вдоль некоторой плоскости разность фаз между ними изменялась по линейному закону.
Рис. 1. Две плоские волны, падающие под углом На рис. 1 показаны две плоские волны, распространяющиеся под углами
где k — длина волны, а в точке
выражение (1) можно записать в виде
На рис. 2 показано, что два точечных источника, лучи которых образуют углы
Рис. 2. К расчету интерференционной картины, создаваемой двумя сферическими волнами, излучаемыми источниками разности фаз интерферирующих пучков. При расстоянии между источниками 2а и расстоянии
В случае
Но поскольку
мы получаем
В третьем типе устройств не используются ни плоские волны, ни сферические. В этих устройствах (рис. 3) интерферируют волны от двух одинаковых протяженных источников.
Рис. 3. Схема интерферометра с двумя источниками. Все соответствующие точки источников отстоят друг от друга на одну и ту же величину
Рис. 4. Схемы двухлучевых интерферометров с плоскими волнами, которые пригодны для работы с точечными источниками. СД - светоделитель; ИП - плоскость интерференции;
Рис. 5. Схемы двухлучевых интерферометров со сферическими волнами, пригодные для работы с точечными источниками. Здесь те же обозначения, что и на рис. Но что более важно, — это то, что интерференционная картина определяется выражением
где На рис. 4 приведены схемы интерферометров с двумя плоскими волнами, а на рис. 5 — с двумя сферическими волнами. Схемы интерферометров с двумя источниками показаны на рис. 6. Два волновых фронта можно записать в виде
и
Результирующее поле запишется как
Если спектр излучения таков, что амплитуда света с волновыми числами между
Таким образом, распределение амплитуд Следует заметить, что мы до
Рис. 6. Схемы интерферометров для работы с протяженными источниками. В интерферометрах, в которых нет раздвоения источника света, в соответствии с теоремой Ван Циттерта — Цернике источники должны иметь ограниченные размеры. В частности, можно рассчитать разрешающую способность [1]
где
Для интерферометров с двойным источником это ограничение не играет роли. Можно показать
где
здесь 10.9.3. Запись голограммыФотография распределения
Если 10.9.4. Получение спектраСпектр содержится в голограмме в закодированном виде. Декодирование, т. е. получение спектра При когерентном оптическом преобразовании Фурье распределения света, прошедшего через голограмму, в начале координат выходной плоскости наблюдается световое пятно с амплитудой
по обе стороны от начала координат мы имеем спектр
здесь — длина волны света, а Спектр можно получить также с помощью ЭВМ путем вычисления преобразования Фурье. В тех случаях, когда голограмма записана на фотопленке, для ее обработки требуется применить микроденситометрию, но если она преобразуется в электрический сигнал посредством аналого-цифрового преобразователя с видиконом, либо фотоприемника с зарядовой связью, либо какого-то иного приемника подобного тина, то применение ЭВМ оказывается весьма целесообразным. Имеется много способов декодирования информации, записанной в виде спектра. Рассмотрим голограмму, записанную плоскими волнами, распространяющимися под углами В других методах для получения спектра голограмму наклоняют на некоторый угол, при этом используется свет с постоянным волновым числом и сохраняется неизменным угол наблюдения (11. 10.9.5. Спектральная фильтрацияЕсли на спектральной голограмме при углах падения пучков
Таким образом, голограмма играет роль спектрального фильтра. Поскольку можно изготовить голограмму искусственным путем (синтезированием на
где
Отсюда следует, что Автор предложил [2] и другой (значительно лучший) способ спектральной фильтрации, или спектральной корреляции. В этом способе обрабатываются прошедший и дифрагированный пучки. Основная идея схематически иллюстрируется на рис. 7. Один интерферометр образует пространственное распределение
Рис. 7. Схема обобщенной голографической системы, содержащей два интерферометра (или «ящика»), первый из которых служит для получения изменяющейся по пространству временной задержки, а второй — для воссоединения всех лучей с общей нулевой временной задержкой для всей системы. Голограмма в плоскости х действует как спектральный фильтр. Очевидна аналогия с когерентной оптической обработкой изображений. получаем одинаковые входной и выходной спектры. Однако, как и прежде, транспарант
10.9.6. Вопросы применения, основные преимущества и различные модификацииРегистрация спектра методами голографической интерферометрии имеет ряд существенных преимуществ перед другими методами. Наиболее часто упоминаемым преимуществом является скорость регистрации. Фокусируя свет в направлении оси у с помощью цилиндрической линзы и согласуя необходимое разрешение с разрешающей способностью фотопленки, можно добиться очень высокой скорости записи непрерывных событий. Последним достижением в скорости записи является 4-105 спектров в секунду [4]. В принципе можно записывать спектр непрерывно на быстро движущуюся пленку [1]. Для импульсных источников время записи равно длительности импульса Другое преимущество связано с минимизацией случайных засветок, подавлением фона (вследствие работы с частью распределения фурье-образа, когда, как известно, фон невелик), высоким разрешением и (при определенных условиях) низкой стоимостью. В случаях корреляционной обработки и фильтрации эти методы дают важные преимущества. Возможность создания практически любых спектральных характеристик имеет большое значение. Почти уникальной можно считать способность осуществлять многоканальную корреляцию с помощью нескольких фильтров, работающих параллельно в направлении у. Используя два соседних фильтра, спектры можно вычитать. 10.9.7. Некоторые замечанияСпектральные голограммы по свойствам аналогичны дифракционным решеткам. В самом деле, для любого волнового числа спектральные голограммы представляют собой некогерентную сумму голографических решеток. Спектральные голограммы имеют сходство также с фурье-спект рометрами. Голограммы Фурье осуществляют спектральное преобразование Фурье во времени, а не в пространстве. Другие спектрометры осуществляют пространственное преобразование Фурье и анализируют спектр путем генерации в этой плоскости соответствующим образом расположенной решетки с последующим детектированием модулированной составляющей света [31. ЛИТЕРАТУРА(см. скан)
|
1 |
Оглавление
|