Оптические спектральные приборы - Скоков И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Входной диафрагмой поляризационного СИСАМ (рис. 152) служит плоскопараллельная пластинка 4, представляющая собой линзу,
202
и———— —|
Рис. 152, Схема поляризационного СИСАМ
склеенную из двух изготовленных из кристаллического кварца линз — положительной и отрицательной. Взаимная ориентировка линз обеспечивает прохождение луча через первую линзу как обык-новенного, а через вторую — как необыкновенного. Указанный эффект достигается за счет того, что плоскость поляризации обыкновенных лучей положительной линзы совпадает с плоскостью поляризации необыкновенных лучей отрицательной линзы. Аналогичное входной диафрагме устройство имеет и выходная диафрагма 5. В качестве диспергирующего элемента используется, например, призма.
Источник излучения 1 проецируется на входную диафрагму 4 линзой 2, а выходная диафрагма 5 линзой проецируется на приемник 7, В приборе установлен поляриод 3, плоскость поляризации которого составляет 45° с плоскостями поляризации диафрагмы — пластинки 4. Диафрагма 5 устанавливается таким образом, что изображение пластинки 4 для длины волны Х0 полностью совпадает с пластинкой 5. Плоскости поляризации обыкновенных лучей пластинок 4 и 5 взаимно перпендикулярны. При этом разность хода обыкновенного и необыкновенного лучей с длиной волны А0 будет равна нулю независимо от того, через какую точку диафрагмы 5 они проходят.
Если вращать анализатор, то свет будет поочередно либо проходить (при совпадении плоскостей поляроидов б и 3), либо гаситься (при взаимной перпендикулярности поляродиов 6 и 5), при этом амплитуда модуляции для света с длиной волны А0, приходящего к приемнику 8, будет равна единице.
Для излучения с длиной волны к Ф изображение пластинки 4 сдвинуто относительно пластинки 5, при этом обыкновенный и необыкновенный лучи приобретают разность хода тем большую, чем дальше от оптической оси они пройдут через диафрагму 5. Таким образом, световой поток, проходящий через выходную диафрагму 5, остается постоянным при вращении поляроида лишь в тех случаях, когда разность хода интерферирующих лучей по всему световому отверстию диафрагмы 5 будет изменяться на целое число длин волн. В промежуточных случаях имеют место побочные максимумы переменной составляющей светового потока.
Преимущество поляризационного СИСАМ по сравнению с щелевым прибором заключается в его большой светосиле. Это обусловлено тем, что площадь входной диафрагмы может быть сделана значительно больше, чем площадь входной щели.
203
2. ПРИБОРЫ С ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
К классу спектральных приборов относится Фурье-спектрометр с интерференционной частотной селективной модуляцией. В основе j метода Фурье-спектроскопин лежит то, что излучению каждой длины j волны соответствует определенная интерференционная кривая, по- ? лучаемая с помощью интерферометра при изменении в нем разности хода, например, перемещением подвижного зеркала в интерферо- ! метре Майкельсона (рис. 153, а). Период этой функции зависит '1' только от длины волны. Каждому спектральному элементу излучения источника некоторой длины волны соответствует своя консинусо-идальная функция с определенной амплитудой. Для источника со ; множеством длин волн (частот) интерферограмма представляет собой | сумму (суперпозицию) кривых, соответствующих каждой из присут- « ствующих в спектре источника длин волн (частот).
Фурье-анализ дает возможность преобразовать иитерферограмму в спектр, т. е. представить сигнал как функцию длины волны или | частоты (рис. 153, б). Другими словами, с помощью Фурье-анализа I интерферограммы можно выделить каждую частоту и определить if поток на этой частоте. J
Интерференционные Фурье-спектрометры [4]. При параллельном перемещении одного из зеркал интерферометра Майкельсона со ско-ростью и переменная составляющая светового потока модулируется с частотой / = v/k = vo = uv/c0, где а — волновое число; v — ча- » стота электромагнитных колебаний; с0 — скорость света в вакууме. :| Таким образом, прибор регистрирует в виде интерферограммы слож- | ное излучение, модулированное с частотой, пропорциональной вол- J новым числам или частотам электромагнитных колебаний. Другими словами, по-разному модулированные сигналы от каждого элементар-ного участка спектра одновременно поступают на один приемник из-лучения, смесь сигналов передается на электронио-регистрирующее ;| устройство спектрометра, после чего сигналы разделяются. Интенсивность света при параллельном перемещении одного из зеркал ||
Рис. 153. Фурье-спектрометр:
а — интерферограмма; б — спектр; в — аппаратная фушщия неаподизированного (У) и аподизироваиного (2) Фурье-спектрометра
204
в интерферометре Майкельсона со скоростью 0,5и изменяется по закону [11
г у с г 2nvv г / 1 I 2nw \
I = /0 + /о COS —— = /0 ^ 1 + COS —— J .
Глубина модуляции при этом одинакова для всех длин волн. Следовательно, на выходе прибора после приемника излучения достаточно установить ряд узкополосных усилителей, каждый из которых регистрирует только излучение, модулированное на определенной частоте. Такой прием используется в том случае, если не требуется высокого разрешения, а число исследуемых спектральных интервалов невелико. При этом все спектральные интервалы регистрируются одновременно,
