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干扰

第三类分散光谱的装置被称为干涉仪.这些工具划分了用半透明的表面,产生两束或两束以上不同路径的光束,然后重新组合。在光谱学中,主要的干涉仪是由美国物理学家发明的嗜迈克耳逊(1881),试图找到发光的——一个假设在当时,介质被认为可以遍布整个太空,两位法国物理学家认为,查尔斯Fabry而且阿尔弗雷德Pérot(1896),专门为高分辨率光谱学。

迈克耳孙干涉仪时,入射光束照射在倾斜的半透明物体上镜子并将光分为反射光和透射光.这些波继续到它们各自的镜子,被反射,并返回到半透明的镜子。如果两个波在各自路径上的振荡总数加起来是an积分数在分束器的部分反射面上重新组合后,来自两束的光将建设性地相加并被定向到探测器上。然后,该设备充当滤光片,优先传输特定波长的光,并将其他波长的光反射回光源,从而产生可见的干涉图案。迈克尔逊干涉仪的一种常用方法是在支架上安装一面镜子,这样光路的长度就可以改变。一个光谱是通过光电记录得到的光强度当一个吸收单元被放置在干涉仪的一个臂上时,当支架移动时的干涉图样。产生的信号同时包含许多波长的信息。一种数学运算,叫做A傅里叶变换,将所记录的调制在处的光强中进行转换探测器进入常态频率吸收光谱域(看到分析:傅里叶分析).这种方法的主要优点是用一个检测器同时记录整个光谱。

法布里-珀罗干涉仪由两个可以弯曲或平坦的反射镜组成。只有某些波长的光才会产生共鸣在腔内:光是在共振用干涉仪(λ/ 2)=l,在那里l是两个镜子之间的距离,为整数,λ为腔内光的波长。当这个条件满足时,这些特定波长的光将在腔内积聚,并以特定波长从后端传输出去。通过调整两个反射镜之间的间距,仪器可以在感兴趣的光谱范围内进行扫描。

光探测器

光谱学中使用的主要检测方法有摄影(例如,胶片),光发射(光电倍增管)和光导(半导体).大约在1940年之前,大多数光谱是用摄影盘子或胶片,其中胶片放置在光栅或像点棱镜谱仪.该技术的优点是可以同时获得感兴趣的整个光谱,并且可以很容易地使用感光膜拍摄低强度光谱。

光电发射的探测器在大多数应用中已取代照相底片。当一个光子当有足够的能量撞击一个表面时,它可以引起一个抛射电子从表面进入真空。一个光电发射的二极管由一个表面组成(光电阴极)经过适当处理,以允许由低能光子抛出电子和一个单独的电极(阳极)电子收集起来,都密封在一个真空玻璃信封里。一个光电倍增管有一个阴极,一系列电极(打拿极),阳极密封在一个公共的真空包层内。适当的施加在阴极、dynode和阳极上的电压导致从阴极喷出的电子连续地与dynode碰撞。每一次电子碰撞都会产生更多的电子;经过十几个或更多的dynode,一个光子喷射出的单个电子可以转换成一个快速脉冲(持续时间小于10−8第二)多达10个7阳极上的电子。通过这种方式,单个光子可以以良好的时间分辨率进行计数。

其他光电探测器包括成像管(例如,电视相机),它可以测量光在光电阴极表面的空间变化,以及微通道板结合成像管的空间分辨率,具有光电倍增管的光灵敏度。一种夜视装置包括一微通道板倍增器,其中输出端的电子被定向到一微通道板倍增器上屏幕,然后可以读出显像管。

固态探测器例如,半导体光电二极管通过使光子将电子从半导体的固定束缚态(价带)激发到电子可移动的状态(导带)来探测光。传导带中的移动电子和价电子带中的空位或“空穴”可以在外加电场的情况下通过固体移动,收集到金属电极上,并被感知为光诱导电流。为集成电路半导体工业开发的微加工技术被用于建造大型数组单独的光电二极管紧密地排列在一起。这种设备叫做电荷耦合器件,允许各个二极管所收集的电荷分别读出并显示为图像。