Ф. Крауфорд - Волны (1120526), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Однако л~ы есце не пйдалп сигналы па передшэщую антепяу! Сложим сигналы на выходе всех каналов и б) тач рассматривать эту многоканальную, хшогополосн)чо суперпозицпю кзк ош и б:лысел дизпыоп частот модуляции, простирающийся от самой нижней частоты в нижней боковой полосе канала 1 до самой верхней частоты в верхней боновшт полосе самого болыпого канала (т. е. напала с максимальной подчастотоь). Весь этш диапазон нслольз) см для модулировання основной несущей часто,:: ы„пошш эту суперчозн.лю нз вход нелинейного усилителя (см. закажу 6.2го б) Б ж мем такой;ье нелинейный усилитель, как и в задаче 6.27.
Что буд.т на с; о зцто.:е) Не пользуясь формула ш, постройте прнблнзительньш графпк з,- впсш;стн нггтенспапсстл (т. е. напряже.п.я на выходе усилителя) от частотна Отмойте полосы около щь которые вы будете подавать в передающую антенн, Ощ:ш ге аюке др) гас ".с.огы, которые будут появляться на выходе т сплите..я н кого!и г п)жно оу.цп гьрнльтровззь. ь) 6 грпезшпяе дс од',ляггпю моэкпа произвести след) ющим образом. По. и дн ~ с, гкчп, сосгояпшп пз с(есущсй частоты оза и боковых полос (т, е, сигнал, котэ. рый гл, прспустп:в па передающую антенну), на вход нелинейного )силнтсл.
кзк в з ~ ыс 6.28. Выходное напряжение усилителя среди многих составляли ы б)дет содержать с гс,звляющпе с субчастотои юг н ее боковые полола ей-~-гэ„.„(!). Тоже о;,ст справедливо и для других каналов. Докажите это утвс,:- ж,,~.нг . Резлпчныс с) бч стоты п нх боковые полосы не перекрываются и мог,т быть рзз, слепы с помощью полосовых фильтров. Таким образам, каждому кана. О соотпетстз) ет свой собстьыпый выходьон сагпал, првчем выходные сигналы р,зных кшшлов не пер кры зются.
6.33. Новый хатлой инфракрасной спектросггопгцп .иодуллиионпал спгхшщь скошш. В 1967 г. в технике инфракрасной астроногши произошла револкпгпн Новый метод повышал разрешение по частоте в !00 раз и в 60 ООО раз умеш шзл время, необходимое для частотного анализа света. В этом методе остроумно использованы основные идеи метода субчастот, расслютренные в задаче 6.32. т)асгогный спектр звезды, испускающей видимый свет, может быть получен с помощью днфракцпонной решетхи, за которой на соответствующем расстоян:ш рзсположсна фотопластинка.
На неи сразу получается весь спектр, так как волны, и заппсшкюти от длины, дпфрагнруют в разных направлениях и попадают на разные части фотопластпшкп. у!очернение фотопластинки при данном угле тифракцип определяет интенсивность номпопенты с данной длиной волны. Для инфракрасного света (длины волн порядка 10 ' гн) нет соответствующих фотох атсризлов, однако дпфракционная решетка может быть использована н длз этих волн. Вместо фате~ постники здесь можно взять фотоумножитель с персдепжной щелью.
Положение щели определяет угол дифракцни и, таким обраэгш, определяет длину волны. Выходной ток фотоумвожигеля определяет интенсыность. Если мы хотим иметь полный частотный спектр инфракрасного излучения, то должны при одном положении щели, подождав достаточное время (процесс должен установиться), определить интенсивность излучения данной длины волны, затем, переместнв щель на расстояние, равное ширнне щели, сделать то же самое для попого положенгш щели и т, д.
Для получения полного спектра в частотном диапазоне чт —:тз с шагом (тт необходимо сделать (чз — тт))бч отдельных замеРов интенсивности. для диапазона длин волн от 1 до 3 лгкж (1 мам=10-а сж) имеем диапазон волновых чвсел от 1 104 см-' до (173) 104 см-", что дает ХТт — хз'= =(273) 104 ел!-х. Типичная разрешающая способность системы с фотоумножите- 296 лем равна Л(д-г)=Л(е(с)жОИ сж-'.
Теки»| обрззоы, для получения голного спектра излученвя нам понадобится (2гЗ) 10» -60000 независиыых намерений. Так как кзждое измерение ьюжет занимать одну ночь, все изыерения могут длиться несколько сотен лет! Конечно, иыея бО 000 фотоу'множителей, можно сразу промерить (за одну ночь) весь спектр, но так, очевидно, никто ве делает. Если же на один фотоутшожвтель падают сразу гсе джзрагировавшпе лучи, то напряжение на его выходе оудсг пропорционально общей интенсивности нзлучеияя, усредненной по всему спектру, и мы не сможем определить интенсивность, соответствующую той или иной длине. Это можно сравнить со случаем, когда зсе зелефонные разговоры между НыоЙорком п Сан-Франциском передавались бы по одному каналу и пе были бы разделены друг от друга.
Задача разделенна отдельных телефонных разговоров в одном канале была решена с помощью »маркировки» каждого разговора своей собственной есубпесущей» (сы. задачу б.32). Конечно, если бы существовал способ «маркировки» каждой отдельной инфракраспоП волны с помощью какой-лпоо субнесущей частоты, позволяющий промзркнровать все дливьз ваап в пзл чепшн то задача была бы решена. Все инфрзкрасное излучение можно было бы сфокусировать на одноы фотоумножителе.
К его выходному току можно было бы прцменпть анализ Фурье для выделения отдельных субпесущпх полос. Интенсивность каждой субнесущей частоты соответствовала бы интенсивности определенной заппы волны инфракрасного излучения. а) Придумайте способ маркнропкн субнссущей частоты каждой длины валнь: излучения, псоользтя мехавнчесюой прерыватель, состоящий пз вращз1аьцс~ася колеса с отверстия:и. пли щелями, которые пропуска|от нада»ощее излучение. В- шей основной задгщеП будет придумать, как сделать так, чтобы частота прерывания завпселз от длины волны инфракрасного излучения. В ноаоы методе нвфракрасной спектроскопии используется следующнп коа.
сивый сгособ. Не при»~енястся нн дифракционная решетка, ни механи юскнй прс. рыватель. В,.есто этого используется шперферометр й(а(зкельсона с одним подвижным зеркало»с (Зтог пш иптерферомшра гоказав на прилшаемом рисунке.) Рве, я з»х*.че 6.33.
Свет от звсзды падает (например) в направлении х на полупосеребреппую стекляннтю пластинку, наклоненную под угла~ 45" к падающему пучку и расщепля~ащую его на два пучка. Часгь падающего пучка отражается от пластинки в направлении У, а часть проходит в направлении х. Зеркала отражают падающие на них пучки света, н отраженные пучки вновь попадают на полупрозрачную пластинку, причем пучок, распространяющийся в направлении — у, частично проходит и частично отражается в направлении — х; аналошщно, нучон, распространяющийся в направлении — х, частично проходит и частвчно отражается в направления — у.
Фотоумножитель регистрирует лучи, идущие в направлении — у, (Лучи, отраженные и проходящие в направлении — х, не рассматриваются.) дчя данной длины хзу волны Л ток фотоумножителя будет максимальным илн ыинвмальным в зависимости от относительной фазы двух пучков в направлении — у. Относительная фаза двух пучков будет зависеть от приобретенной в интерферометре разности хода, б) Теперь предположим, что одно зеркало движется со скоростью ш Покажите, что если в интерферометр входит инфракрасный свет частоты м, то на выходе фотоумножитетя возникает так с компонентой, меняющейся по гармоничесиому закону соз 2птмо«1 с частотой модуляции тм,»=2 (о(с)т.
Покажите также, что есчи положение зеркала меняется произвольным образом, а выходной ток фотоумножителя измеряется нак функция координаты х, то выходной ток фотоумвожнтеля включает компоненту, изменяющуюся пропорционально соз й„,дх с модуляционным волновым числом ямо«=4п!Л. Если в пучке много волн разйой длнны, то на выходе фотоумножителя будет суперпозиция, состоящая из постоянной составляющей (среднее по всему спектру) плюс компоненты Фурье для каждого модуляционного волнового числа й„,д. Таким образом, если мы произведем фурье-анализ (т.
е. получим спектр) выходного тока фотоумножителя, то интенсивность, полученная для каждогой„д, будет определять интенсивность соответствующей длины волны инфракрасного излучения. Важнейшей особенностью метода является одновременное измерение всего спектра инфракрасного излучения по зависимости выходного тока фотоумножителя от х.
Каждая длина волны «маркируется» частотой модуляции (илн волновым числом), которан появляется на выходе фотоу»шожителя. Таким образом, частота модуляция действует как «субнесущая», позволяя различать при помощи анализа Фурье выходного тока фотоу»шожителя одновременную запись многих длин волн. С помощью описанного првбора можно, например, находясь на Земле, определить, «есть ли жизнь на Марсе». Анализ инфракрасного излучения атмосферы Марса укажет на ее состав, после чего можно поставить вопрос о компонентах, ответственных за протекание жизненных процессов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
