方波的傅里叶分解与合成

方波的傅里叶分解与合成第1页，共13页，2023年，2月20日，星期一一、实验目的

1、了解傅里叶变换光谱的基本原理。2、学会测量待测光的光谱图。重点：傅里叶变换光谱实验装置的正确使用，实验过程中参数的选定难点：傅里叶变换光谱原理的理解第2页，共13页，2023年，2月20日，星期一二、实验原理1、基本原理解调方程：傅里叶变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。然后将接收到的信号送到解调器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。这样我们就得到了待测光的光谱图。下面介绍两个方程：调制方程：第3页，共13页，2023年，2月20日，星期一二、实验原理迈克耳孙干涉仪调制过程：这一步由迈克耳孙干涉仪实现，设一单色光进入干涉仪后，它将被分成两束后进行干涉，干涉后的光强值为，(其中x为光程差，它随动镜的移动而变化，为单色光的波数值)。如果待测光为连续光谱，那么干涉后的光强为第4页，共13页，2023年，2月20日，星期一二、实验原理解调过程：我们把从接收器上采集到的数据送入计算机中进行数据处理，这一步就是解调过程。使用的方程就是解调方程，这个方程也是傅里叶变换光谱学中干涉图—光谱图关系的基本方程。对于给定的波数，如果已知干涉图与光程差的关系式，就可以用解调方程计算的这波数处的光谱强度。为了获得整个工作波数范围的光谱图，只需对所希望的波段内的每一个波数反复按解调方程进行傅里叶变换运算就行了。第5页，共13页，2023年，2月20日，星期一三、实验仪器XGF-Ⅰ型傅里叶变换光谱实验装置、数据传输设备(USB线)、计算机一套(如需要数据输出还应连接相应的输出设备，比如说打印机等)、待测光源。计算机XGF-Ⅰ型傅里叶变换光谱实验装置钠光灯电源钠光灯第6页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容1、准备工作

确认设备的工作软件已经正确安装；USB的驱动程序已正确安装，且USB设备工作正常。打开实验装置和待测光源（钠光灯）的电源，预热15分钟。将钠光灯放在装置光源入射狭缝处，把实验装置光源转换旋钮转到其它光源。光源转换旋钮第7页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容2、实验步骤（1）从桌面上运行实验装置的应用软件，傅立叶变换应用软件当进入系统后，首先弹出如图所示的友好界面单击鼠标左键或键盘上的任意键，系统将显示工作界面，同时弹出一个对话框如图2所示，显示仪器正在初始化。初始化结束后，对话框消失。界面上的状态栏显示“就绪”，这时系统将进入正式工作状态，等待用户的下一步指令第8页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容（2）打开下拉菜单“工作／参数设置”命令，或单击工具栏上的“参数设置”按钮，进行采集前的参数设置工作，系统将打开“设置参数”对话框设置参数注意：采集时间的确定直接影响到最终傅里叶变换得到的光谱图的分辨率，设定的采集时间越长则得到的光谱图的分辨率越高采集时间在“待测光源放大倍数”一栏中有x1、x2、x4、x8、x16五档‘可以根据待测光源的强弱选择合适的放大倍数放大倍数第9页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容（3）单击工具栏上的“开始采集”按钮。开始采集系统将执行采集命令，并将采集到的干涉图数据在工作区中绘制成干涉图第10页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容（4）单击工具栏上的“傅氏变换”按钮傅式变换出现如图（1）对话框，点击确定，出现如图（2）对话框，再次点击确定，将得到干涉图变换后的光谱图（1）（2）第11页，共13页，2023年，2月20日，星期一四、实验内容（5）扫描机构回复到“零光程差点”位置之前，工具栏上的“开始采集”、“参数设置”和“退出”三个按钮呈灰度显示，这几项工作被禁止。等待扫描机构回复以后，才可以进行下一次扫描。完成上述操作步骤后，这次实验的就结束了，可以选择继续进行下一次扫描或者退出，在退出应用程序之前，将未保存的有用数据进行存储。第12页，共13页，2023年，2月20日，星期一五、实验注意事项1、在采集工作完成后，系统将自行指挥扫描机构回复到“零光程差点”位置这个过程中，不