方波的傅里葉分解與合成

方波的傅里葉分解與合成第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一一、實驗目的

1、了解傅里葉變換光譜的基本原理。2、學會測量待測光的光譜圖。重點：傅里葉變換光譜實驗裝置的正確使用，實驗過程中參數的選定難點：傅里葉變換光譜原理的理解第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一二、實驗原理1、基本原理解調方程：傅里葉變換過程實際上就是調制與解調的過程，通過調制我們將待測光的高頻率調制成我們可以掌控、接收的頻率。然后將接收到的信號送到解調器中進行分解，得出待測光中的頻率成分及各頻率對應的強度值。這樣我們就得到了待測光的光譜圖。下面介紹兩個方程：調制方程：第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一二、實驗原理邁克耳孫干涉儀調制過程：這一步由邁克耳孫干涉儀實現，設一單色光進入干涉儀后，它將被分成兩束后進行干涉，干涉后的光強值為，(其中x為光程差，它隨動鏡的移動而變化，為單色光的波數值)。如果待測光為連續(xù)光譜，那么干涉后的光強為第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一二、實驗原理解調過程：我們把從接收器上采集到的數據送入計算機中進行數據處理，這一步就是解調過程。使用的方程就是解調方程，這個方程也是傅里葉變換光譜學中干涉圖—光譜圖關系的基本方程。對于給定的波數，如果已知干涉圖與光程差的關系式，就可以用解調方程計算的這波數處的光譜強度。為了獲得整個工作波數范圍的光譜圖，只需對所希望的波段內的每一個波數反復按解調方程進行傅里葉變換運算就行了。第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一三、實驗儀器XGF-Ⅰ型傅里葉變換光譜實驗裝置、數據傳輸設備(USB線)、計算機一套(如需要數據輸出還應連接相應的輸出設備，比如說打印機等)、待測光源。計算機XGF-Ⅰ型傅里葉變換光譜實驗裝置鈉光燈電源鈉光燈第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容1、準備工作

確認設備的工作軟件已經正確安裝；USB的驅動程序已正確安裝，且USB設備工作正常。打開實驗裝置和待測光源（鈉光燈）的電源，預熱15分鐘。將鈉光燈放在裝置光源入射狹縫處，把實驗裝置光源轉換旋鈕轉到其它光源。光源轉換旋鈕第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容2、實驗步驟（1）從桌面上運行實驗裝置的應用軟件，傅立葉變換應用軟件當進入系統(tǒng)后，首先彈出如圖所示的友好界面單擊鼠標左鍵或鍵盤上的任意鍵，系統(tǒng)將顯示工作界面，同時彈出一個對話框如圖2所示，顯示儀器正在初始化。初始化結束后，對話框消失。界面上的狀態(tài)欄顯示“就緒”，這時系統(tǒng)將進入正式工作狀態(tài)，等待用戶的下一步指令第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容（2）打開下拉菜單“工作／參數設置”命令，或單擊工具欄上的“參數設置”按鈕，進行采集前的參數設置工作，系統(tǒng)將打開“設置參數”對話框設置參數注意：采集時間的確定直接影響到最終傅里葉變換得到的光譜圖的分辨率，設定的采集時間越長則得到的光譜圖的分辨率越高采集時間在“待測光源放大倍數”一欄中有x1、x2、x4、x8、x16五檔‘可以根據待測光源的強弱選擇合適的放大倍數放大倍數第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容（3）單擊工具欄上的“開始采集”按鈕。開始采集系統(tǒng)將執(zhí)行采集命令，并將采集到的干涉圖數據在工作區(qū)中繪制成干涉圖第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容（4）單擊工具欄上的“傅氏變換”按鈕傅式變換出現如圖（1）對話框，點擊確定，出現如圖（2）對話框，再次點擊確定，將得到干涉圖變換后的光譜圖（1）（2）第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一四、實驗內容（5）掃描機構回復到“零光程差點”位置之前，工具欄上的“開始采集”、“參數設置”和“退出”三個按鈕呈灰度顯示，這幾項工作被禁止。等待掃描機構回復以后，才可以進行下一次掃描。完成上述操作步驟后，這次實驗的就結束了，可以選擇繼續(xù)進行下一次掃描或者退出，在退出應用程序之前，將未保存的有用數據進行存儲。第12頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一五、實驗注意事項1、在采集工作完成后，系統(tǒng)將自行指揮掃描機構回復到“零光程差點”位置這個過程中，不