Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 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
|