Фурье интерферометрия

Почему в фурье-спектрометре используется интерферометр Майкельсона [c.457]

Из замечаний по поводу когерентности в разд. 1.2 очевидно, что поскольку h может быть достаточно большим, влияние на видность полос временной (но не пространственной) когерентности (и соответственно спектрального состава излучения) в этой схеме может быть суше-ственным. Для практического изучения этого явления используется плоскопараллельный слой воздуха изменяемой толщины. В гл. 6 мы встретимся с такой схемой в спектральном интерферометре Майкельсона и увидим, каким образом изменение видности полос при изменении расстояния между пластинами связано фурье-преобразованием со спектральным составом света. Как упоминалось ранее, эта зависимость служит основой некоторых современных методов спектроскопии. [c.26]

В разд. 4.6 обсуждается нечто совершенно иное, а именно роль преобразования Фурье в соотношении длины волнового цуга света с его спектральным составом. Это становится важным, когда в гл. 6 мы обращаемся к анализу источников излучения с помощью интерферометрии. [c.62]

В гл. 6 мы увидим, как методы Фурье в спектроскопии основываются на измерениях временной когерентности в интерферометрии. [c.79]

Спектроскопия фурье-преобразования кратко описана в разд. 6.5, а Б разд. 6.6 освещаются некоторые основные вопросы фурье-анализа при построении изображений в астрономии с помощью интерферометрии. [c.122]

Наиболее важно то, что раснределение яркости можно вычислить на основе преобразования Фурье от кросс-корреляционной функции, полученной с помощью данных о фазе и амплитуде видности полос. Из нашего анализа спектрального интерферометра следует, что аналогичная связь существует между автокорреляционной функцией и спектральным распределением. Этот вопрос рассматривается в следующем разделе. [c.142]

Теперь элегантность и симметрия двух пар фурье-преобразований стала для нас поразительно очевидной. Кривая видности в спектроскопии определена во временном пространстве, т. е. она является функцией временной задержки, внесенной в два оптических пути спектрального интерферометра, в котором волновой пакет сопоставляется сам с собой (автокорреляция) здесь преобразование представляет собой интенсивность (мощность) спектра источника. В звездном (пространственном) интерферометре кривая видности является функцией расстояния между двумя точками поля освещенности, которые сравниваются (кросс-корреляция) ее преобразование представляет собой пространственное угловое распределение яркости источника. [c.143]

Интерферометр в таком виде измеряет кросс-корреляцию между сигналами на двух антеннах как функцию расстояния между ними ее преобразование Фурье представляет пространственное распределение яркости источника (разд. 6.4.1). [c.154]

Для вычисления АК используем разложение функции Эри в ряд Фурье (1.17). В приближении элементарных интерферометров в рассматриваемом случае решение выражается через интегралы Френеля. АК реального ИФП с квадратными зеркалами, имеющими параболический дефект, можно представить в виде [c.19]

Рассмотрим теперь фотоэлектрический интерферометр (рис. 3), в котором источник света испускает спектральную линию с гауссовым контуром. Этот случай представляет особый интерес, поскольку в обычных условиях спектры именно такого вида имеют большинство тепловых источников света (исключая лазеры). Покажем, что фурье-образ гауссова контура линии имеет также гауссов контур. [c.62]

Свойства интерферометров Юнга и Майкельсона позволяют уяснить понятие коэффициента частичной когерентности, определяемого выражением (70), и содержание соотношения между этим коэффициентом и распределением интенсивности по источнику, выражаемое с помощью преобразования Фурье. Рассмотрим сначала схему двухщелевого интерферометра, приведенную на рис. 26. Пусть / (а, P)=/s — постоянная величина. Экс- [c.83]

В 5.6 описаны опыты, в которых исследовалась зависимость видимости интерференционной картины от степени монохрома-гичности излучения, используемого для освещения интерферометра Майкельсона. Эти классические опыты позволили внести простейшие понятия теории когерентности и явились базой дальнейшего развития методов спектроскопии (Фурье-спектроскопия и др.). В последующем изложении мы подробно рассмотрим физический смысл понятий временной и пространственной когерентности, играющих большую роль при выборе оптимальных условий эксперимента по интерференции различных световых потоков. [c.185]

Определение параметров источника излучения. Исходное излучение источника характеризуется распределением яркости /(6), где Ь = (Да,Лб) — уклонение угл. координат от ср. направления на источник. Используют также ф-цию видности, или ф-цию когерентности поля В (Дг j ), к-рая представляет собой отклик интерферометра с базой Arj и связана с 1 Ь) преобразованием Фурье. При восстановлении распределения яркости но источнику наиб, информативными являются мерцания на геометрически тонком слое случайно [c.99]

Во втором варианте С. в процесс распространения излучения вводится переменная временная задержка т и измеряется автокорреляц. ф-ция /(т). Наиб, эффективно это реализуется в двухлучевом интерферометре Майкельсона СКанирование.м по разности хода Д = гт. Изменения сигнала приёмника при таком скаиирова-нии дают интерферограмму /(Д), фурье-образ к-рой представляет собой спектр Ф(а), где о — волновое число (а = i k = с, К — длина волны). [Подробнее см. в ст. Фурье-спектрометр. Ниже рассматриваются методы измерения Ф(v).] [c.622]

Принципиальная схема фурье-спектрометра S—источник сплошного ИК-спектра Mi—фиксированное зеркало интерферометра Л/j—подвижное зеркало интерферометра М —изображение фиксированного зеркала в плече зеркала Мг d—входное отверстие фурье-спектрометра В—светоделитель D—фотоприёмник А — усилитель И—интерфейс связи ЭВМ с регистрирующей и управляющей электроникой фурье-спектрометра. [c.389]

В Ф.-с. реализуются два осн. принципа сканирования интерферограммы — шаговое и непрерывное (быстрое). В быстросканирующем Ф.-с. подвижный отражатель движется с пост, скоростью V. На выходе интерферометра каждая спектральная составляющая исследуемого сигнала синусоидально модулируется с частотой v-2v и осн, интегральное соотношение фурье-спектроскопии принимает вид [c.390]

Обычно в Ф.-с. образец размещается в исследуемом световом пучке до или после интерферометра, исследуетси отражённый или пропущенный образцом световой пучок. Однако образец может быть размещён и в одном из плеч интерферометра. В этом случае после обратного комплексного фурье-преобразования зарегистрированной интерфб j рограммы получают комплексно-сопряжённую амплитуду отражения (пропускания) образца, умноженную на спектр источника излучения. Такой Ф.-с. наз. амплитудно-фазовым, он применяется для точного определения спектров оптич. постоянных веществ. [c.390]

В Ф.-с. спектр вычисляют путём фурье-анализа ннтерфе-рограммы, получаемой с помощью интерферометра Май-кельсона. Сложность получения спектра перекрывается преимуществами Ф.-с. над др. спектральными методами, среди к-рых уменьшение времени регистрации спектра, улучшение отношения сигнал/шум, более высокое разрешение. Наиб, применение Ф.-с. нашла в тех исследованиях, где обычные методы малоэффективны или совсем неприменимы. С помощью Ф.-с. были получены спектры планет в ближней ИК-области в течение неск. часов. [c.391]

Для полного использования потенциальных возможностей этого метода оставалось ждать изобретения современной цифровой вьиисли-тельной машины. В приложении к измерениям длин волн двухлучевой интерферометр бьш заменен многолучевым методом, использованным в интерферометре Фабри-Перо. Затем в 50-х годах началось возрождение метода, послужившее основой современной фурье-спектроскопии (разд. 6.5). [c.137]

Мы видели в разд. 6.3, что в спектральном интерферометре Майкельсо-на каждый волновой пакет света делится по амплитуде на два волновых пакета, которые после введения между ними разности пути сводятся вместе. Было показано, что характер изменения видности интерференционных полос с изменением разности пути (путем перемещения зеркала на рис. 6.5) определяется спектральным составом света. Однако систематическое практическое применение этой возможности задерживалось до появления современных вычислительных машин. Сейчас главным образом благодаря прогрессу за последнее время в создании небольших специализированных ЭВМ и микропроцессоров, ставших неотъемлемой частью лабораторного оборудования, преимущества фурье-спектроскопии используются все шире. [c.144]

Схема, используемая в некоторых типах современных фурье-спектро-метров, показана на рис. 6.8. Она отличается от схемы на рис. 6.5 одной главной особенностью свет от источника сводится в пучок (коллимируется) зеркалом С до деления амплитуд делителем пучка В. Это вариант Тваймана-Грина для интерферометра Майкельсона. Коллими-рование позволяет сделать все поперечное сечение поля освещенности в инструменте соответствующим осевому (0 = 0) направлению на рис. 6.5. Поэтому кольцевые полосы отсутствуют и все поле имеет равномерную яркость. Возникающие при перемещении зфкала изменения интенсивности измеряются с помощью показанной на рисунке системы зеркала и детектора. Таким образом, для рассматриваемого нами гипотетического случая монохроматического света детектор снова должен регистрировать синусоидальный характер изменения интенсивности излучения. Если волновое число равно и слагаемые пучки имеют равные амплитуды Ai, то интенсивность в зависимости от [c.144]

Принципы Фурье в интерферометрии с переменной базой, позволяющие получить фактическую структуру радиоисточника, были заложены Пози с коллегами в вышеупомянутой работе. Стэйни [59] в Кембридже использовал для проверки теории, разработанные в конце 40-х годов, согласно которым излучение Солнца в отсутствие солнечных пятен было необычайно сильным в направлении лимба на волнах около 60 см. По существу так же, как это было описано для интерферометра Май-кельсона (разд. 6.2.2), видность лепестков была измерена для расстояний между антеннами вплоть до 365 длин волн. Поскольку ориентация антенной системы была фиксированной, вычисления должны были исходить из предположения о круговой симметрии источника. Фурье-прео-бразование кривой видности давало радиальное распределение интенсивности. (Строго говоря, здесь должно иметь место преобразование Фурье-Бесселя.) На рис. 6.13 показан общий вид результатов с отсутствием указаний на уярчение к краю, чего ожидали некоторые исследователи. [c.153]

Приведем в заключение этого параграфа метод расчета АК реального ИФП при когерентном освещении для случая, когда на формирование АК оказывают одновременное влияние не-, сколько факторов. Для расчета такого влияния достаточно заметить, что формулы (3.16) содержат в выражениях для Qi(y) и Q2(v) разложение в ряд Фурье амплитуды светового потока, прошедшего через реальный интерферометр. Поэтому мы можем поступить аналогично тому, как поступали в п. 2.5 для некогерентного случая, а именно, умножить каждое из слагаемых сумм Qi(y) и Q2(y) на коэффициент Фурье, характеризующ,ий каждый новый дефект ИФП. Так, для расчета одновременного влияния на АК реального ИФП параболического дефекта зеркал и клина при когерентном освеш,ении [1] получаем [c.87]

Пространственная фильтрация объектного поля. Рассмотрим теперь одну из возможных оптических схем пространственной фильтрации, проводимой без использования фурье-преобраэующей линзы. Наиболее часто в практике голографической интерферометрии для освещения объекта используют расходящуюся сферическую волну. В этом случае при регистрации френелевской голограммы для получения действительной области локализации интерференционно й картины, как отмечалось выше, необходимо восстанавливать действительное голографическое изображение (см. жс. 79, а). Такая схема восстановления и была реализована в экспериментах по пространственной фильтрации с целью исключения вклада поперечного поступательного смещения в наблюдаемую интерферограмму. [c.158]

Ниже обобщается метод спекл-интерферометрии, основанный на регистрации спекл-картины в фурье-плоскости >, а также рассматривается возможность использования аналогишого подхода в голографической интерферометрии. [c.160]

Рассмотренная возможность исключения влияния поступательного смещения при получении интерферограммы в спекл-интерферометрии ограничивается жестким смещением и не распространяется на деформационные смещения объекта, поскольку в этом случае происходит декорреляция спекл-структур в фурье-плоскости. [c.166]

Иначе обстоит дело в голографической интерферометрии, где регистрируется комплексная амплитуда светового поля, и рассмат[жваемый подход может быгь применен и в случае, когда поступательное смещение сочетается с деформационным. В качестве щжмера на рис. 89 приведены фотоснимки голографических интерферограмм объекта, претерпевшего поперечное поступательное смещение и дес рмацию (изгиб мембраны сосредоточенной нагрузкой). В случае, когда голограмма регистрировалась в плоскости между линзой и фурье-плоскостью, интерферограмма отражала оба вида смещения. При регистрации голограммы в фурье-плоскости интерферограмма отражала только деформацию объекта. [c.166]

Интересно, что в голографической интерферометрии с регистрацией в фурье-плоскости информация о поступательном смещении объекта, в отли- [c.166]

Решение прикладных задач измерительной texHHKH методами голографической и спекл41Нтерферометрии предполагает, в частности, возможность проведения сравнительного анализа их метрологических возможностей. В ряде недавних работ сравнивалась чувствительность зтих методов. В [195] отмечено, что при измерении вращательного сдвига с регистрацией поля в плоскости резкого изображения чувствительность спекл-иитерфе-рометрии может приближаться к чувствительности голографической интерферометрии. В [184] установлено, что при регистрации в фурье-плоскости [c.167]

Рассмотрим пороговую чувствительность методов голографической и спекл41нтерферометрии к жесткому смещению при регистрации в фурье-плоскости для объекта, поперечные размеры которого меньше апертуры регистрирующей линзы. При этом параметры регистрируемой спекл-структуры определяются размерами и фермой объекта, а не апертурой линзы. В этом случае порог чувствительности метода спекл-интерферометрии ока-эьшается вдвое ниже, чем голографической интерферометрии. [c.168]

На рис. 91 представлен фотоснимок распределения интенсивности восстановленного поля в задней фокальной плоскости линзы при освещении двухэкспозиционной фурье-голограммы неразведенным лазерным пучком перпендикулярно поверхности голограммы. Между экспозициями объект квадратной формы наклонялся относительно вертикальной оси на угол 15". Поле в центре модулировано спекл-интерферограммой, тогда как боковые сопряженные изображения - голографической интерферограм-мой. Отчетливо видно, что количество интерференционных полос в автокорреляционном гало вдвое больше, чем на голографических изображениях. Следовательно, порог чувствительности к наклону спекл-интерферо-метрии в два раза ниже, чем голографической интерферометрии, а точность измерений - выше, поскольку прямые измерения можно проводить по большему числу полос. Отметим, что сравнение пороговой чувствительности целесообразно проводить при условии, что точность измерения вариаций освещенности на обеих интерферограммах одинакова. Это условие на практике вьшолняется при работе со снимками интерфёрограмм. [c.170]

Вандер Люгт [9 впервые применил голограммы Фурье, причем для записи голограмм он использовал интерферометр Маха — Цандера с линзами — систему, эквивалентную схеме Фурье — Фраунгофера в работе [6]. Это до сих пор самая популярная схема, и мы ее рассмотрим в п. 4.3.3.4. Любую голограмму Фурье можно рассматривать как частный случай исследуемого ниже типа голограммы, называемой безлинзовой голограммой Фурье. [c.180]

Наряду с классической схемой спектрометра Фабри-Перо в последнее время предложен ряд новых схем и методов, среди которых представляют интерес методы, использующие частотную или амплитудную модуляции [1601. Метод частотной модуляции основан на представлении светового потока, выходящего из интерферометра, как Суммы двух частей, одна из которых выражается преобрааованием Фурье спектра источника, а другая является постоянной величиной и не зависит от разности хода в интерферометре. Изменение разности хода приводит к изменению первой части светового потока. Нахождение преобразования Фурье этой функции по косинусу дает искомый спектр, т. е. распределение [c.6]

На возможность нарушения этого требования было впервые указано Строуком и Фанкхаузером [64] в 1965 г. Предложенный ими метод тесно связан с голографической спектроскопией Фурье. При этом голограмма получается при спектрально некогерентном освещении с помощью двухлучевого интерферометра Майкельсона — Тваймана — Грина. Такая голограмма при восстановлении методом голографии Фурье воспроизводит спектр непосредственно в фокальной плоскости линзы без какого-либо математического преобразования спектрограммы, как это делается в обычной, неголографической спектроскопии Фурье. [c.175]

Теоретические основы голографической спектроскопии и соответствующие экспериментальные результаты были впервые изложены в работе [64]. Метод позволяет получать спектр без ка-ких-либо пересчетов, если оптические узлы и воздушная среда в интерферометре обладают полной стационарностью. В противоположность обычным системам ), применение которых требует разработки различных методов расшифровки фотоэлектрически зафиксированного фурье-образа (или френелевского образа), наш метод не требует ни расшифровки фотоэлектрически зафиксированного спектра, ни интерферометрического сканирования. [c.177]

Рассмотрим в качестве примера систему регистрации спектральной голограммы Фурье в двухлучевом интерферометре, в котором волновые фронты каждого из плеч образуют между собой малый угол 6 (рис. 41). Система интерференционных полос, регистрируемая фотографически в плоскости, параллельной биссектрисе угла, образованного волновыми фронтами, представляет собой некогерентное наложение систем монохроматических полос, отвечающих каждой длине волны Я. Как будет показано ниже, уравнение системы полос в плоскости фотопластинки имеет вид [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...