Анализаторы частоты модуляционного типа

Анализаторы частоты модуляционного типа не производят физического разделения световых потоков. Оптическая часть анализатора служит лишь преобразователем излучения, а разложение на монохроматические составляющие осуществляется численными методами, т. е. разлагается не само излучения, а его математический образ.

Чаще всего преобразователем частоты служит интерферометр Майкельсона (рис. 1.6). Поток излучения проходит через входную диафрагму (1), коллиматорный объектив (2) и попадает на полупрозрачное зеркало (3), которым делится на два пучка. Один отражается от неподвижного зеркала (4), второй от подвижного зеркала (5), совершающего возвратно-поступательные движения.

После отражения от зеркал пучки соединяются и интерферируют. Структура интерференционной картины, образующейся после камерного объектива (6), зависит от разности ходя интерферирующих лучей и длины волны излучения.

Рис. 1.6. Интерферометр Майкельсона:1 — входная диафрагма;

2 — коллиматорный объектив;3 — полупрозрачное зеркало;

4 — неподвижное зеркало; 5 — подвижное зеркало; 6 — выходной

объектив; 7 — выходная диафрагма, L — смещение подвижного

зеркала; D=2L — разность хода интерферирующих пучков

Рассмотрим случай, когда входная диафрагма облучается потоком монохроматического излучения с частотой n и постоянной интенсивностью I. Пусть зеркало 5 движется с постоянной скоростью, равной . В этом случае разность хода лучей D изменяется во времени: . Соответственно будет меняться во времени интерференционная картина, т. е. интенсивность выходящего излучения I. При этом зависимость интенсивности выходящего излучения от времени будет иметь вид

(1.8)

Если входящее излучение немонохроматическое, то его интенсивность представляет собой функцию от частоты. В этом случае зависимость суммарной интенсивности выходящего излучения от времени имеет вид

.

(1.9)

Приборы, оснащенные анализаторами частоты модуляционного типа, регистрируют интерферограмму — зависимость суммарной интенсивности от t, затем математически преобразовывают ее в спектр, т. е. в зависимость от , т. е. в спектр. Используемое преобразование называется преобразованием Фурье, поэтому спектральные приборы такого типа называют фурье-спектрометрами

Главным преимуществом Фурье-спектрометра перед рассмотренными выше является то, что регистрируется весь спектр одновременно, поэтому в оптическую систему попадает значительно больше излучения. При этом резко возрастает и светосила, и чувствительность, и разрешающая способность.

Фурье-спектрометрия особенно эффективна в низкочастотной области электромагнитного спектра — инфракрасной и радиочастотной.