Способы измерения длины волны

Способы определения длины волны спектральной линии

1. Измерение длины волны по реперным линиям спектра железа. Спектр анализируемой пробы фотографируют рядом со спектром сравнения, измеряют расстояния между двумя реперными линиями, расположенными по обе стороны от искомой линии, и расстояние между одной реперной и искомой линией. Длину волны искомой линии рассчитывают по формуле

(1.4)

где –расстояние между реперными линиями и ; –расстояние между реперной линией и искомой линией ; , –длины волн реперных линий; –длина волны искомой линии. При этом (рис.1.11.).

Для измерения расстояний между линиями служат измерительные микроскопы и компараторы. Наиболее распространены измерительный микроскоп МИР-12 и компаратор ИЗА-2.

2. Определение длины волны по графику линейной дисперсии.Каждая линия занимает определенное положение в фокальной поверхности фокусирующего объектива, которое может быть зафиксировано отсчетной шкалой прибора. Это обстоятельство можно использовать для определения длины волны линии по графику линейной дисперсии, отражающему зависимость положения линии от ее длины волны.

В паспорте к призменному прибору график линейной дисперсии обычно приводится, но использовать его можно только для грубого, ориентировочного определения длины волны. Для более точных измерений график линейной дисперсии нужно строить самостоятельно, привлекая большое число линий известной длины волны и сильно увеличив масштаб.

3. Определение длины волны с помощью атласа спектральных линий. На одной пластинке при помощи диафрагмы Гартмана фотографируют спектр пробы встык со спектром железа. Для увеличения и тщательного изучения полученной спектрограммы используют специальные приборы спектропроекторы.

Для расшифровки спектрограммы используют атлас спектральных линий элементов. Спектр железа на спектрограмме, спроецированный на экран, совмещают со спектром железа на планшете. Длину волны линии определяют непосредственно по атласу.

Задание. По экспериментально полученному снимку спектра железа:

–найти характерные группы линий спектра исследуемого вещества и зарисовать 3-4 из них;

–определить длину двух спектральных линий, используя линейную интерполяционную формулу (1.1);

–расшифровать спектрограмму и определить присутствуют ли в спектре линии Al, Sn, Pb, Zn.

Результаты измерений свести в таблицы.

Определение длин волн спектральных линий

Длины волн нормалей	отсчеты МИР-12	мм	мм	нм/мм	нм
нм	нм

Литература:[1, 2, 14,1 5].

Контрольные вопросы

1. Спектр излучения. Виды спектров.

2. Объясните механизм возбуждения линейчатого спектра.

3. Оптический диапазон. Оптические электроны.

4. Энергия возбуждения, ионизации, связи электрона в атоме.

5. Как распределены атомы по уровням энергии при термодинамическом возбуждении?

6. Что понимается под серией спектральных линий? Граница серий.

7. От чего зависит качественный состав и сложность спектра излучения?

8. Уметь представить схему спектрального прибора (объяснить назначение отдельных его узлов); принцип работы источника возбуждения (дуговой разряд) и приемника излучения (фотопластинка).

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Измерение — длина — волна

Для измерения длины волны , применяют волномеры чаще всего в виде резонансных волноводов. Волномер включают в тракт так, чтобы при резонансе получить либо поглощение, либо передачу энергии. [31]

Для измерения длины волны К и частоты колебаний / используют две группы способов. Способы первой группы основаны на измерении частоты f и последующем вычислении длины волны X по известному значению скорости с2 распространения упругой волны в контролируемом металле. Способы второй группы предусматривают измерение длины упругой волны К и последующий расчет частоты /, если известно значение скорости с2 в материале, для которого было измерено значение Я. [33]

После измерения длины волны устанавливают, какие элементы могли излучить свет с данной длиной волны. [34]

Для измерения длин волн линий , расположенных в вакуумной области, Лайман предложил воспользоваться тем обстоятельством, что положение линий с малой длиной волны, наблюдаемых в более высоких порядках спектра, совпадает с положением линий большей длины волны, но наблюдаемых в соответственно более низких порядках. [35]

Путем измерения длин волн лазерного излучения и исследования временного поведения индуцированного излучения проводят точное спектроскопическое изучение образования и разложения участвующих в процессе радикалов. [36]

Для измерения длины волны неизвестной линии с помощью спектра железа поступают следующим образом: с помощью гартмановской диафраг мы ( см. гл. II), перемещаемой на щели спектрографа, фотографируют в стык исследуемый спектр и спектр железа. Во всяком случае между этими двумя спектрами не должно быть заметного промежутка ( рис. 103, б), который вносит особенно большие ошибки, если линии искривлены. [37]

Принцип измерения длины волны резонансным методом в диапазоне СВЧ поясняет рис. 8 — 10, на котором схематически изображены открытая двухпроводная линия и график зависимости тока индикатора относительно длины линии. Подобная измерительная линия содержит два параллельных горизонтально расположенных провода, натянутых при помощи пружин Я и закрепленных на опорах, например на стенах комнаты или же на специальных опорах при переносном варианте. [38]

Точность измерения длины волны с помощью калиброванных резонансных волномеров зависит, в числе других факторов, от температуры окружающей среды. В самом деле, нагрев полого резонатора приводит к небольшому увеличению его линейных размеров. [39]

Единицей измерения длины волны является метр. [40]

Способ измерения длины волны основан на эффекте стоячей волны в волноводах, длина которых превышает длину волны исследуемого сигнала. [42]

Результаты измерений длин волн не приводятся. [43]

Для измерений длин волн обычно пользуются фотографической реги страцией спектра. Фотоэлектрическая регистрация для измерения длин волн применяется редко, главным образом при изучении структуры спектральной линии, когда измеряются малые смещения ДА, одной линии относительно другой. [44]

Методика измерения длины волны при помощи интерферометра Фабри — Перо отличается от других тем, что здесь прямо сравниваются две длины волны: неизвестная и стандартная. Поэтому достаточно лишь одной стандартной длины волны. Она может быть расположена произвольно относительно неизвестной длины волны, хотя, разумеется, должна быть в пределах диапазона чувствительности фотопленки или в области чувствительности фотоприемника, которым пользуются при сравнении этих длин волн. После этого по эталону известной длины измеряют неизвестную длину волны. [45]

Источник

Способы измерения длины волны

Волоконно-оптические тесты, которые обсуждались в предыдущем разделе, наиболее типичны; они проводятся в установленных волоконно-оптических системах передачи. Тесты, которые обсуждаются в данном разделе, менее известны и проводятся обычно лишь в лабораторных условиях или для телекоммуникационных систем с очень высокой надежностью, большими расстояниями и высокой скоростью передачи, каковые чаще всего являются государственными.

9.3.1. Измерение длины волны

Это измерение используется для определения основной рабочей длины волны и диапазона длин волн (ширины спектра), излучаемых источником света. Длина волны (и ширина спектра) указываются производителем оборудования или определенным приложением, которое должно его использовать.

Методики, использующиеся для измерения длины волны, основаны на факте, что свет с различными длинами волн проходит через вещество с различной скоростью. Два самых обычных способа измерения длины волны используют приборы с призмами или дифракционными решетками. Свет проходит через стеклянную призму с различной скоростью й отклоняется на различные углы в дифракционной решетке. Это показано на рис. 9.8.

Рис. 9.8. Измерение длины волны света

9.3.2. Измерение дисперсии

В главе 3 книги обсуждались три вида дисперсии в оптических волокнах: модовая дисперсия, являющаяся существенным видом дисперсии в многомодовых волокнах, и материальная и волноводная дисперсии (объединяемые в хроматическую дисперсию), являющиеся существенным видом дисперсии в одномодовых волокнах.

Отдельное измерение каждого вида дисперсии требует очень сложного лабораторного оборудования. Поэтому этот уровень проверки обычно оставляют производителям и для целей исследований и разработок. Однако сравнительно просто измерить суммарную дисперсию волокон. Это осуществляют сравнением формы входного и выходного сигналов и измерением расширения выходного оптического сигнала по сравнению с входным сигналом в наносекундах. Этот вид измерений осуществляется с использованием оптических пробников и качественных осциллографов. Установка для измерения показана на рис. 9.9.

Рис. 9.9. Измерение суммарной дисперсии

9.3.5. Измерение полосы пропускания

Для измерения полосы пропускания в оптическом волокне используется тот же способ, что и для измерений в микроволновых линиях связи и линиях связи на медной основе.

Оборудование для проверки системы состоит из аналогового когерентного оптического передатчика, который подключен ко входу волокна длиной 1 км и модулируется генератором с переменной частотой. Аналоговый оптический передатчик обеспечивает на выходе постоянную синусоидальную амплитуду. К другому концу волокна присоединен оптический измеритель мощности, который используется для контроля выходной мощности.

Полоса пропускания оптического волокна определяется по падению уровня сигнала на 3 дБ. Это представляет пределы рабочей полосы пропускания.

Частота генератора постепенно повышается, пока амплитуда сигнала на выходе из волокна нe упадет на 3 дБ, Состав оборудования и график уровня принятого сигнала показаны на рис.9.10.

Проверку полосы пропускания часто проводят после завершения установки телекоммуникационных линий на больших расстояниях (50 км или более).

Источник

Длина волны — формулы, свойства и расчеты

Длина волны — это расстояние между двумя последовательными пиками (гребнями) или впадинами. Самое высокое положение волны называется пиком. Самое нижнее положение волны называется впадиной.

Цикл — это полное колебание, например, кривая между двумя гребнями или двумя впадинами. Максимальное расстояние волны от равновесного положения называется амплитудой.

На рисунке показаны основные параметры волны, используемые в физике:

Определение и формула длины волн

Волна — это возмущение, распространяющееся от точки, в которой она возникла, в окружающую среду. Такое возмущение переносит энергию без чистого переноса вещества.

Длина представляет собой фактическое расстояние, пройденное волной, которое не всегда совпадает с расстоянием среды, или частиц, в которых распространяется волна. Ее также определяют как пространственный период волнового процесса.

Греческая буква «λ» (лямбда) в физике используется для обозначения длины в уравнениях. Она обратно пропорциональна частоте волны.

Период Т — время завершения полного колебания, единица измерения секунды (с).

Длинная волна соответствует низкой частоте, а короткая — высокой. Длина измеряется в метрах. Количество волн, излучаемых в каждую секунду, называется частотой и обратно пропорционально периоду.

У различных длин разная скорость распространения. Например, скорость света в воде равна 3/4 от скорости в вакууме.

Пространственный период волны — это расстояние, которое точка с постоянной фазой «пролетает» за интервал времени, соответствующий периоду колебаний.

Частота f — количество полных колебаний в единицу времени. Измеряется в Герцах (Гц).

При одном полном колебании в секунду f = 1 Гц; при 1000 колебаний в секунду f = 1 килогерц (кГц); 1 млн. колебаний в секунду f = 1 мегагерц (1 МГц).

Зная, что скорость света в вакууме с — 300 000 км/с, или 300 000 000 м/с, то для перевода длины волны в частоту нужно 3 х 10 8 м/с поделить на длину в метрах.

Единицы измерения длины волны λ — нанометры и ангстремы, где нанометр является миллиардной частью метра (1 м = 109 нм) и ангстрем является десятимиллиардной частью метра (1 м = 1010 А), то есть нанометр эквивалентен 10 ангстрем (1 нм = 10 А).

Свет, который исходит от Солнца, является электромагнитным излучением, которое движется со скоростью 300 000 км/с, но длина не одинакова для любого фотона, а колеблется между 400 нм и 700 нм. Длина световой волны влияет на цвет.

Белый свет разлагается на спектр различных цветных полос, каждая из которых определяется своей длиной волны. Таким образом, светом с наименьшей длиной является фиолетовый, который составляет около 400 нм, а светом с наибольшей длиной — красный, который составляет около 700 нм.

Таблица показывает длину волны в зависимости от цвета:

Излучения с длиной меньше фиолетового называются ультрафиолетовым излучением, рентгеновским и гамма-лучами в порядке уменьшения. Излучения больше красного называются инфракрасными, микроволнами и радиоволнами, в порядке возрастания.

Предельная дальность связи зависит от длины. Размеры антенны часто превышают рабочую длину радиоэлектронного средства.

Рисунок показывает длину волн и частоту (нм), исходящих от различных источников:

Примеры расчета длины волны для звуковых, электромагнитных и радиоволн

Задача №1

Скорость звука в воде 1450 м/с. На каком расстоянии находятся ближайшие точки, совершающие колебания в противоположных фазах, если частота колебаний равна 725 Гц?

Задача №2

Мимо неподвижного наблюдателя, стоящего на берегу озера, за 6 с. прошло 4 гребня волны. Расстояние между первым и третьим гребнями равно 12 м. Определить период колебания частиц волны, скорость распространения и длину волны.

Задача №3

Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.

Источник