ОПТИКА

Спектральные приборы

Существует большое количество разнообразных устройств (спектральных приборов), позволяющих осуществлять на физическом уровне Фурье-разложение электромагнитного излучения. При реальных исследованиях спектров возникают определенные сложности, связанные с тем, что наблюдаемый отклик прибора представляет собой не искомую зависимость I(w), а ее свертку с аппаратной функцией прибора, описывающей его отклик на монохроматическое излучения. Для решения задачи экспериментального определения спектра исследуемого источника необходимо знание аппаратной функции. Последняя может быть рассчитана теоретически или измерена экспериментально. В зависимости от  конкретных особенностей исследуемых опатических спектров для их регистрации выбираются различные спектральные приборы так, чтобы их аппаратные функции позволяли наилучшим образом восстанавливать представляющие интерес детали исследуемых спектров из регистрируемых сигналов.

4-5

Отклик реального спектрального прибора на излучение исследуемого источника представляет собой свертку искомой функции I(w) с аппаратной функцией прибора, описывающей его отклик на монохроматическое излучение. Возникающая при исследовании оптических спектров задача восстановления искомого спектра по отклику прибора относится к классу некорректных задач математический физики.

3-5

К основным характеристикам любого спектрального прибора относятся угловая (или линейная) дисперсия, разрешающая способность и области свободной дисперсии.

4-5

Весьма широко распространенным спектральным прибором, в основе работы которого лежит явление интерференции, является дифракционная решетка. Аппаратная функция простейшей дифракционной решетки может быть рассчитана теоретически в рамках приближения Фраунгофера.

3-5

Знание аппаратной функции дифракционной решетки позволяет вычислить основные параметры, характеризующие ее как спектральный прибор.

5

В реальной работе широко распространены дифракционные решетки с профилированным штрихом, позволяющие получить максимальные световые сигналы в том порядке, где производятся реальные оптические измерения.

3-5

Значительно большей (по сравнению с дифракционной решеткой) разрешающей силой обладает интерферометр Фабри-Перо, в основе работы которого лежит явления многолучевой интерференции света.

5

Фурье- спектроскопия основана на использовании интерферометра Майкельсона с равномерно перемещаемым зеркалом. Изменяющаяся во времени составляющая интенсивности излучения на выходе интерферометра оказывается пропорциональной Фурье-образу энергетического спектра источника. Для получения искомого спектра необходимо обратное Фурье-преобразование сигнала с интерферометра.

3-5

Призменный спектрограф.

Задачи для самостоятельного решения

To be continued...