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(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解傅里葉變換光譜的基本原理。2、學(xué)會(huì)測(cè)量待測(cè)光的光譜圖。重點(diǎn)：傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置的正確使用，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中參數(shù)的選定難點(diǎn)：傅里葉變換光譜原理的理解第2頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理1、基本原理解調(diào)方程：傅里葉變換過(guò)程實(shí)際上就是調(diào)制與解調(diào)的過(guò)程，通過(guò)調(diào)制我們將待測(cè)光的高頻率調(diào)制成我們可以掌控、接收的頻率。然后將接收到的信號(hào)送到解調(diào)器中進(jìn)行分解，得出待測(cè)光中的頻率成分及各頻率對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值。這樣我們就得到了待測(cè)光的光譜圖。下面介紹兩個(gè)方程：調(diào)制方程：第3頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理邁克耳孫干涉儀調(diào)制過(guò)程：這一步由邁克耳孫干涉儀實(shí)現(xiàn)，設(shè)一單色光進(jìn)入干涉儀后，它將被分成兩束后進(jìn)行干涉，干涉后的光強(qiáng)值為，(其中x為光程差，它隨動(dòng)鏡的移動(dòng)而變化，為單色光的波數(shù)值)。如果待測(cè)光為連續(xù)光譜，那么干涉后的光強(qiáng)為第4頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、實(shí)驗(yàn)原理解調(diào)過(guò)程：我們把從接收器上采集到的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這一步就是解調(diào)過(guò)程。使用的方程就是解調(diào)方程，這個(gè)方程也是傅里葉變換光譜學(xué)中干涉圖—光譜圖關(guān)系的基本方程。對(duì)于給定的波數(shù)，如果已知干涉圖與光程差的關(guān)系式，就可以用解調(diào)方程計(jì)算的這波數(shù)處的光譜強(qiáng)度。為了獲得整個(gè)工作波數(shù)范圍的光譜圖，只需對(duì)所希望的波段內(nèi)的每一個(gè)波數(shù)反復(fù)按解調(diào)方程進(jìn)行傅里葉變換運(yùn)算就行了。第5頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、實(shí)驗(yàn)儀器XGF-Ⅰ型傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(USB線(xiàn))、計(jì)算機(jī)一套(如需要數(shù)據(jù)輸出還應(yīng)連接相應(yīng)的輸出設(shè)備，比如說(shuō)打印機(jī)等)、待測(cè)光源。計(jì)算機(jī)XGF-Ⅰ型傅里葉變換光譜實(shí)驗(yàn)裝置鈉光燈電源鈉光燈第6頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、準(zhǔn)備工作

確認(rèn)設(shè)備的工作軟件已經(jīng)正確安裝；USB的驅(qū)動(dòng)程序已正確安裝，且USB設(shè)備工作正常。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)裝置和待測(cè)光源（鈉光燈）的電源，預(yù)熱15分鐘。將鈉光燈放在裝置光源入射狹縫處，把實(shí)驗(yàn)裝置光源轉(zhuǎn)換旋鈕轉(zhuǎn)到其它光源。光源轉(zhuǎn)換旋鈕第7頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2、實(shí)驗(yàn)步驟（1）從桌面上運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用軟件，傅立葉變換應(yīng)用軟件當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)后，首先彈出如圖所示的友好界面單擊鼠標(biāo)左鍵或鍵盤(pán)上的任意鍵，系統(tǒng)將顯示工作界面，同時(shí)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框如圖2所示，顯示儀器正在初始化。初始化結(jié)束后，對(duì)話(huà)框消失。界面上的狀態(tài)欄顯示“就緒”，這時(shí)系統(tǒng)將進(jìn)入正式工作狀態(tài)，等待用戶(hù)的下一步指令第8頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（2）打開(kāi)下拉菜單“工作／參數(shù)設(shè)置”命令，或單擊工具欄上的“參數(shù)設(shè)置”按鈕，進(jìn)行采集前的參數(shù)設(shè)置工作，系統(tǒng)將打開(kāi)“設(shè)置參數(shù)”對(duì)話(huà)框設(shè)置參數(shù)注意：采集時(shí)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(shè)定的采集時(shí)間越長(zhǎng)則得到的光譜圖的分辨率越高采集時(shí)間在“待測(cè)光源放大倍數(shù)”一欄中有x1、x2、x4、x8、x16五檔‘可以根據(jù)待測(cè)光源的強(qiáng)弱選擇合適的放大倍數(shù)放大倍數(shù)第9頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（3）單擊工具欄上的“開(kāi)始采集”按鈕。開(kāi)始采集系統(tǒng)將執(zhí)行采集命令，并將采集到的干涉圖數(shù)據(jù)在工作區(qū)中繪制成干涉圖第10頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（4）單擊工具欄上的“傅氏變換”按鈕傅式變換出現(xiàn)如圖（1）對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊確定，出現(xiàn)如圖（2）對(duì)話(huà)框，再次點(diǎn)擊確定，將得到干涉圖變換后的光譜圖（1）（2）第11頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（5）掃描機(jī)構(gòu)回復(fù)到“零光程差點(diǎn)”位置之前，工具欄上的“開(kāi)始采集”、“參數(shù)設(shè)置”和“退出”三個(gè)按鈕呈灰度顯示，這幾項(xiàng)工作被禁止。等待掃描機(jī)構(gòu)回復(fù)以后，才可以進(jìn)行下一次掃描。完成上述操作步驟后，這次實(shí)驗(yàn)的就結(jié)束了，可以選擇繼續(xù)進(jìn)行下一次掃描或者退出，在退出應(yīng)用程序之前，將未保存的有用數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。第12頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期一五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、在采集工作完成后，系統(tǒng)將自行指揮掃描機(jī)構(gòu)回復(fù)到“零光程差點(diǎn)”位置這個(gè)過(guò)程中，不