清华光电精密仪器设计课件08总体设计

第八章光电精密仪器的总体设计1参考资料1.PaulR.Yoder,JrOpto-MechanicalSystemsDesign2.RajpalS.SirohiandM.P.Kothiyal

OpticalComponents,Systems,andMeasurementTechnology3.WilliamNunleyandJ.ScottBechtel

InfraredOptoelectronics:DevicesandApplications4.王因明光学计量仪器设计5.A.H.查哈里也夫斯基干涉仪6.J.DysonInterferometryasameasuringtool7.Ю.В.干涉仪的理论基础及应用8.林中，范世福光谱仪器学2第一节设计任务分析一、对社会需求的分析研究二、明确仪器在系统中的地位三、专利文献检索四、正确进行学实验1．市场需求，用户要求2．应用当代科学技术的新成就——电子学、光电子学、机械学、计算机科学与技术——转化成仪器的质量指标和设计参数1．了解已有的技术方案及其专利特征2．寻求新的技术途径3．了解涉及仪器范围的法规、章程、设计注册和商标等3331.设计任务：零件表面粗糙度测量（非接触测量）

加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观集合形状特性。例题：图1表面粗糙度

表面粗糙度的概念:4

粗糙度参数：图2表面粗糙度参数5轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry取样长度的推荐值⒉.测量范围和取样长度6/mmRa/μm加工方式≥0.008～0.020.08细磨,抛光,研磨Rz,Ry/μm＞0.02～0.10.25＞0.1～2.00.8＞2.0～10.02.5＞10.0～80.08.0精车铣镗,抛光,研磨粗车,刨,铣,钻≥0.025～0.10＞0.10～0.50＞0.50～10.0＞10.0～50.0＞50.0～320测量方案1.直接测量法:感触法光学法(干涉法、光切法、散斑、全息等）2.间接测量法：印模3.比较测量法：比较显微镜71.光切法:(Ra:0.16—20μm)光学测量法82.干涉测量法91.干涉条纹的形状、间隔和方位及其调整2.光源的选择与照明系统4.干涉条纹探测3.干涉系统设计干涉体系设计应考虑的问题10第二节干涉仪器设计（一）干涉条纹的形状、间隔和方位二、干涉仪的一般理论概要一、概述精度、灵敏度高；两支光路—测量和参考。

条纹的形状、方向、颜色、间隔、位置或变动—L，n11

例1在图面内，从L1、L2

两点发出的两束光相干，会聚角ω，干涉场B垂直于图面。干涉场上两点P、Q，PQ=dr，PQ《L1P，L2P。求P、Q两点光程差dδ的表达式。干涉条纹的宽度和方位。当时，下一级干涉条纹12

例2求p处条纹宽度表达式13r2.目的进入干涉系统之前的光源或光源的象叫入瞳。使问题简化；明确光学设计的要求。3.结论（1）一个入瞳，两个出瞳（2）调节两出瞳的距离和方位→（3）像空间研究条纹；物空间研究对光源的要求。一个入瞳，两个出瞳。入瞳经干涉系统所成的象叫出瞳。1.定义：13

（二）干涉仪的入瞳和出瞳例3:分析6J型干涉显微镜的干涉条纹形状、间隔和方位的变化规律。

已知：（1）C位于O的焦前；（2）物S2位于O2焦面上，S1—O1焦面上；（3）S1—O1可平移a且转动；（4）O3的焦距f’3

结论：改变条纹宽度和方位—改变一个出瞳的位置

—调节机构1415光源1成像在1617—视场光阑16（三）干涉仪的出窗和入窗把观察的干涉场称为出窗。出窗向前方干涉系统所成的象称为入窗。⒈定义⒉目的一个出窗,两个入窗

例4求杨氏双缝中，光源上的一点O到P的程差和离开O点为x的O’到P程差的变化量？（画图）（1）问题简化（2）明确要求1718例5分析6J型干涉显微镜的光源。（四）定位干涉和非定位干涉⒈β≠0;β＝0⒉如何实现定位干涉?(1)两个入窗重合(2)入窗在∞(3)入窗上两个对应点的连线和入瞳面有交点19例6:已知出瞳L1和L2与干涉场垂直,求离开中心点P

为r处的Q点程差变化量aqL1L2rωPQ20例7:求干涉显微镜的一个测量臂中，圆形出瞳边缘光线和中心光线在测量一个小台阶h

时的程差。Uh中心—光程差δ0—2h—边缘—光程差δ0+Δ—2hcosU—合成干涉级次NA=0.65,[]=1.1364,Δh/h=11%用λ=0.55,实验中λ=0.6进行计算=0.3125NΔh/h=4%例8:在定位干涉情况下,计算入瞳边缘的点O1和中心点O上的程差增量。O1aqrβp1p2OISp与例6比较：小结：（五）光源形状和尺寸的确定δ01.非定位干涉—Δ=bβ；2.定位干涉—Δ=λ，

k=0Δ=λ/4，k=0.9003rqap1p2βyoιbβxzp1p2ISωpL1L2≤λ/4，k=0.9003例9:求干涉系统光源的大小和形状

在干涉场上取若干有代表性的点，求出入窗位置和光源的允许尺寸，最后取其重叠部分就是光源尺寸。习题：分析6JA干涉显微镜的原理

1.S2、S1分别不在O1、O2焦平面上,入瞳C被O成像于O1、O2前焦平面上。

2.S1与O1一起在图面内和垂直于图面内转动分析:1.出瞳？条纹的形状、间隔、方位。如何改变？2.出窗、入窗?光源的尺寸及形状?

练习1：如图所示平行平板1的干涉，3为光源，2为析光镜，4为光栏，5为透镜。确定：干涉场的位置，出窗和入窗（几个）位置，光源尺寸和形状、入瞳和出瞳（几个）位置，干涉条纹的形状。（六）干涉场位置的选定原则1.几种干涉装置的定域面从相应光线交点的几何位置找出干涉图样的定域面。abdec2.干涉场尽量选择在定域面上入窗重合入窗∞入窗上两个对应点的连线和入瞳面有交点3.使被测量和干涉图样之间有尽量简单的关系

分析：

1.干涉场的位置，出窗和入窗（几个）位置，光源尺寸和形状？2.入瞳和出瞳（几个）位置，干涉条纹的形状。练习2：如图所示平面干涉仪。3.如何改变干涉条纹的间隔和方位。物镜10的焦点位于反射镜6的表面上，并且和观测管物镜11，共同把反射镜6的表面成像于目镜12的焦平面F上。练习3：如图所示迈克尔逊干涉仪。分析：同练习2三、干涉仪设计要点

目标：高质量的干涉图；干涉图质量指标：可见度（对比度）：锐度：条纹间隔与半峰宽度之比。照度：人眼观察—感觉阈值：照相记录—光电接收—干涉图的变化与被测量有一一对应关系。弥散作用（一）干涉仪设计的总体要求1.产生明亮而清晰的干涉条纹(k≥0.9)k≥0.75,0.5,0.12.抗干扰能力3.布局合理4.结构稳定,调整方便可靠5.光电匹配,S/N高(二)干涉仪的分束器1.基于反射原理的反射型分束器(1)平行平板分束器(2)立方体分束器(3)柯斯特分束器2.偏振型分束器(1)起偏分束棱镜(2)玻璃偏振棱镜（d）(a)罗雄棱镜(b)塞拿蒙棱镜(c)渥拉斯顿棱镜(d)福斯特棱镜(e)分束格兰-汤普森棱镜3.衍射分光光栅衍射;Bragg衍射分光(三)干涉仪的抗干扰问题1.干涉测长系统中“动镜”的设计与选择(1)平面反射镜作动镜：对摆动敏感(2)逆向反射器:a.三垂面镜(四面体)特点:参考资料:计量工程光学(合肥工大)对自身偏摆不敏感对横移敏感b.猫眼系统组成:主镜(正透镜,凹面反射镜)

付镜(平面镜,凹面反射镜)(Cat’sEyeRetroreflector)c.特纶(Terrien)系统只对测量方向敏感d.非常稳定的干涉体系。WP:渥拉斯顿棱镜Q:1/4波片M1,M2:反射镜L:透镜2.共路原则—抗大气干扰等因素的影响使测量光路和参考光路尽量接近（近乎是同一光路）。(四)干涉条纹的对比度

光源尺寸、单色性、相干光束的强度、偏振态、漫射光1.相干光束的强度不等和有漫射光合振动:光强:(1)n1

2

4

10k10.940.8

0.57(2)有漫射光I’,I1=I2=I0,I’=mI0有漫射光时无漫射光时IM=4I0Im=0IM=4I0+mI0Im=mI0m00.20.41k10.910.830.67结论：两束光强可不相同。(3)I1≠I2,I2=nI1,I’=mI0若m=1n1

23

4k0.670.71

0.690.67结论：2.光源单色性对对比度的影响（1）光源为宽谱线：单色光：光源频谱特性、干涉体系的透射特性与接收器光谱灵敏度的乘积恒定时的总强度：δ=0¼11

0.90相干长度:(2)光源为两条等强度的窄谱线干涉级次3.玻璃厚度不等的问题4.偏振补偿设计(1)起因:光干涉三个条件：固定的相位差、频率相同、振动方向相同偏振态一致；可逆计数：判向，要互差900二信号：参考资料：AGerrardandJ.M.BurkIntroductiontoMatrixMethodsinOpticspp.207—239,322--327（2）处理方法—琼斯矩阵（Jones）

xyzoM—各元件的Jones矩阵i—入射光有关的量o—出射光有关的量s—和测量臂有关的脚标r—和参考臂有关的脚标偏振光出射光：Jo=MnMn-1…M2M1Ji，相继通过个n个偏阵元件，它们的矩阵分别为：M1，M2，…Mn设测量臂有位移，程差为Δ，相位差为测量：参考：例8:一个干涉系统如图所示，入射光为Ji,分束器镀金属膜。空气→金属→玻璃反射矩阵M1，玻璃→金属→空气反射矩阵M2，空气→金属→玻璃透射矩阵M3，玻璃→金属→空气透射矩阵M4，直角棱镜每面反射矩阵M5。求：A、B两路出射光的Jones矩阵。JosA=M4M5M5M3JiJorB=M3M5M5M1JiJosB=

M2M5M5M3JiJorA=M1M5M5M1Ji〃〃〃M3JoBJoAJiM1M5M5M2M4M3M1

光线在金属表面反射时，P分量和S分量反射系数不同，金属折射率是复数，反射系数也是复数。可写成：反射矩阵：透射矩阵：如果则：

讨论：1.对任意的入射矢量,使A、B两路信号全对比(kp=1))的条件是什么？合矢量：光强：结论：2.在给定Ms和Mr条件下，使A、B两路信号有固定相位差的条件是什么？若MS的逆Ms-1存在令Ms-1Mr=N是N的特征矢量，是N的特征值

意义：偏振补偿设计，就是在干涉仪的光路中插入适当的偏振元件，使两支光束的作用矩阵相等；或用偏振元件去改变入射光束的偏振态，使其变成矩阵N的特征矢量。1—起偏器；7—检偏器；4—1/4波片（

光轴与入射偏振成450）5.非期望光线(杂光)的抑制和消除（1）用光栏等（2）用偏振方法消除(五)干涉条纹的移相目的：对干涉条纹计数，要判断动镜移动方向；提高仪器的分辨率，对条纹要倍频细分。措施：必须获得位相差900的两个信号-实现方法：自己查资料，总结。参考文献：叶声华激光在精密计量中的应用(六)接收干涉条纹时需要考虑的问题*人眼：*光电接收时的光电匹配问题yxox-x0xx+x0e;的极值比宽度圆形光阑(七)对干涉仪光学组件和机械组件的要求参考资料：Ю.В.考洛米佐夫干涉仪的理论基础及应用pp.141---171按用途,所有干涉仪分为两组:1.干涉场指定点上条纹移动量或程差变化量;2.测量条纹的弯曲量。

信号转换原理的选择很重要。

仪器设计的新颖性和信号转换原理有关。

计量仪器中有四类能量或信号的转换形式：机械、光学、电磁、气动。第三节信号转换原理的选择3.衍射原理计量光栅测量误差：±（0.2+2x10-6L)

m2.光学成象原理示值误差：0.5～1

m

电视测量技术，重复性0.01～0.03

m

精度0.1～0.3

m1.机械式的仪表和量具示值误差：0.01～0.001mm4.干涉原理

50m内，测量误差：±（0.1+10-6L)

m

微小位移，分辨率：0.1nm7.波导和光纤特性的应用6.散射原理多普勒频移，测流速，粒子直径等。5.偏振原理椭偏仪测膜厚，分辨率：0.1nm，

厚度误差：1nm测角精度：≤1″8.电磁现象的应用磁栅测量误差：±（2+5x10-6L)

m

感应同步器线值误差：±2.5

m/250mm

电容传感器示值误差：±0.01～0.1

m

电感传感器示值误差：±0.04～0.5

m

9.气动量仪测量范围：0.02—0.25mm

示值误差：±（0.1—1）μm10.激光应用第四节光辐射源及特征一、光辐射量和单位(光通量)

=K()·

e(辐射通量)1lm=

555=683·

e

(

e=1/683)K()=Km

·V()=555nm,V()=1,Km=683lm/WK()：光谱光视效率V()：光谱光视见函数（测出亮度差：分步比较，闪变法）发光强度：1lm=频率为540X1012Hz（相当555nm波长,V()=1)，辐射通量1/683W单色光在给定方向上的发光强度二、辐射定律

（一）普朗克黑体辐射定律

研究黑体辐射最基本的公式是普朗克公式，它给出了绝对黑体在绝对温度为T时的光谱辐射出射度：

在任意温度条件下，能全部吸收入射到其表面上的任意波长辐射的物体叫做绝对黑体，简称黑体。黑体—

（W/cm2·μm）c为光速；k和h分别为玻尔兹曼常数和普朗克常数；c1=2πhc2=3.7418×10-12W·cm2

称第一辐射常数c2=

hc

/k

=1.4388×104μm·K

称第二辐射常数

（二）维恩位移定律最大光谱辐射出度的峰值波长-维恩位移定律

（三）斯蒂芬—玻尔兹曼定律全辐射出射度斯蒂芬-玻尔兹曼定律=5.6686×10-12W·cm-2·K-4---

斯蒂芬—玻尔兹曼常数T=300K

Meb=460W·m-2;T=6000K

Meb=7.36×107W·m-2（四）万用黑体曲线（五）非黑体源的辐射（六）色温

发光体在T（K）和黑体在Tc时的分布曲线相同，则称Tc为该物体的色温。（七）辐射出射度的计算方法1.全辐射出射度2.0-λ辐射出射度3.Δλ辐射出射度？附1.朗伯定律：θIθI0一个亮度在各个方向上都相等的发光面，在某一方向上的发光强度Iθ等于这个面垂直方向上的发光强度I0

乘以方向角的余弦。—朗伯发射面（体）、均匀漫射面（体）、余弦漫射体。2.朗伯体向半球空间发出的总光通量3.球形发光体(均匀发光、余弦发光面)产生的照度POrRθ

例：设黑体温度500K，求

1.辐射出射度M;2.最大出射度对应的波长

m;

3.在

m处的光谱出射度;

4.在

1=4m到

2=10m范围内的出射度MΔλ;5.如果光源呈球形,半径为5cm,求100m处的一点P的辐射照度。

解1.求辐射出射度M

m=2898/T=5.79m2.最大出射度对应的波长

mM=T4=5.6686×10-12(W·cm-2·K-4)5004

=0.3542W/

cm23.求在

m处的光谱出射度

M（

2-1，T)=(6.34•10-1—6.69•10-2)•0.3542W/

cm2=0.2W/

cm2

2=10m时，

2T=10•500m•K=5000m•K

查表，f(2,T)=6.34•10-1

1=4m时，

1T=4•500m•K=2000m•K

查表，f(1,T)=6.69•10-24.求M（

2-1，T

）

5.P点照度

习题：光源温度1500K，发射率为0.9,求

1.辐射波长为0.55μm的辐射出射度;2.最大出射度对应的波长

m;

3.在

m处的光谱出射度;

4.在

1=0.38

m到

2=0.76

m范围内的出射度;5.在

1=1.2

m到

2=2.4

m范围内的出射度;6.如果光源呈球形,半径为10cm,求距离光源200m处的一点的辐射照度。

7.要求S/N≥100,

信号频率2000Hz，带宽1000Hz，选择所用探测器的类型。三、光谱选择发射砷化镓磷（LED）

镓磷（LED）碳弧灯150W氙弧四、相干辐射源五、天然辐射源太阳的辐照度月亮等的辐照度第五节辐射的传输

一、大气中的传输特性

二、亮度定理

三、象面照度计算

例：计算图示系统的信噪比。设物方是朗伯型的辐射体，而且是=常数的灰体。探测系统噪声频率带宽为

f，求信噪比。

第五节信噪比的计算方法（一）基本公式S/N=

s/NEP(二）举例第七节总体参数的确定方法

仪器的质量指标由仪器的主要结构参数决定。确定总体参数是一个多目标优化问题。如何解决？

五、多目标优化方法四、反复计算修改的方法三、利用“信息论”的概念建立数学模型二、对某一项质量指标进行改进一、对某一个关键性的零部件进行最优化设计第八节目视光学系统基本参数的确定显微系统、投影系统、望远系统、照明系统一、光源1.光源的光谱能量分布特性4.其他因素寿命，电源系统，冷却，更换，价格等3.发光面的形状、尺寸及灯泡的结构2.光度特性

二、显微系统及其参数确定测量显微镜4.放大倍数5.NA

仪，

"e测量（瞄准、读数）1.分类观察显微镜2.用途观察细节3.设计依据

仪，"e（一）特性6.视场8.工作距7.

物物方远心光路9.光阑位置物镜框显微镜景深:大小小大小大f'10.

目

12.共轭距11.出瞳大小与距离（二）设计任务设计任务—当前的技术现状—最佳方案1.测量范围:＜200mm的占2/3,＞500的为少数纵向:200;横向:1002.测量精度:——3～6μm设计测量机械制造厂加工零件尺寸的测量仪IT4:3—12μm，IT5：4—18μm5级丝杆:3μm;6级丝杆:6μm3.方案选择方案：光学测量显微镜系统

仪器的最少组成:瞄准系统标准器读数系统运动系统与支撑系统总误差:±3.5μm

4.误差来源标准器δ1

瞄准δ2读数δ3运动δ4环境δ5其他δ65.误差分配与调整标准器δ1=2μm瞄准δ2=1.5μm读数δ3=0.8μm运动δ4=1.5μm环境δ5=1.5μm其他δ6=1μm误差调整:19JA瞄准系统19JA投影读数系统UMW万工显光学系统UWM200x100万工显瞄准系统(三)设计举例万工显瞄准显微镜光学系统设计6.目镜光轴倾斜角度:45°,30°5.正象4.Δβ≤1/10003.要求测量t=6mm的螺纹2.工作距离:要求测量φ100的圆柱体(瞄准δ2=1.5μm)一)使用要求瞄准精度:δm=0.0008mm;二)方案选择1.瞄准方式2.解决WD大的方案:3.解决物方视场问题4.物镜倍率准确5.正象6.测量误差及放大倍率误差的解决办法反远距物镜1.

2）系统总长L=?3)3.NsinU2.三)参数确定1)4.2y5.WD6.物镜,目镜的焦距J=nuyt=6Φ=100，WD=757.物镜,目镜的选型8.轮廓尺寸计算9.斯米特棱镜:正象,

光轴倾斜45°物镜：景深、WD目镜：Γ目=10X，f’=25，Δu=0.03,2ω=44°凯尔纳：p=（0.3—0.6)f’,t=(0.4—0.5)f’对称型:p=07f’,t=(0.75—1)f’2ω≤45°

三、照明系统及其参数确定（一）对照明系统的要求5.被测工件面上下移动时,改变聚光镜与物面之间的距离时,…4.减少杂光3.照明孔径角充满物镜孔径角2.被照明视场足够大且均匀1.照度足够:

发光效率EPAPAPEP（二）设计原则2.光管封闭原则（垂直光轴方向）1.光孔转接原则（沿光轴方向）（三）照明方式及结构1.直接照明2.临界照明AP

物面一组入瞳在

？3.柯勒照明特点：灯丝成象在物镜的入瞳上。分类:二组入瞳在

？（四）万工显瞄准显微镜的照明系统设计1)均匀照明被测工件2)照明孔径角充满物镜孔径角3)照度适合探测器要求4)物面高度变化时仍能满足要求(110—200mm)1.要求:2.方案选择2)设计原则(两条)1)柯勒照明5)适合不同倍率物镜6)散热,光源放在仪器外部500mm光源选择:灯丝尺寸,能量适合人眼工作的照度：看书时：30—50lx

精细工作：100lx

判别方向：1lx四、投影系统及其参数确定(p.217)五、望远系统及其参数确定(p.222)f'物f目

1主要参数：

，2

，D，f'物，f'目2放大倍数设计作业设计任务:万工显的读数系统和照明系统。设计要求：1.测量范围0—200mm2.读数系统误差δ=±0.8μm3.读数时，单次瞄准的极限误差±0.25μm4.读数系统标尺与像的共轭距离小于700，5.照明系统灯丝到标尺距离小于240mm。第十节光谱仪器设计

1.光学区域：

波长：10nm～1mm

波数:1×106

～1×10cm-1

一、概述

将光学区域内的电磁辐射按波长或频率展开成光谱并对这些光谱进行研究的光学仪器。确定辐射能量与波长或频率的关系。3.光谱仪器：

不是仅研究电磁辐射本身，而是研究不同的物理现象或过程，以及根据光谱中含有的那些信息解决实际的问题。2.研究辐射、吸收、反射、散射等的光谱。二、光谱学基础1．光子的能量：E=hυ（二）光谱的产生（一）光的二象性波动性和微粒性3．光子的动量:P=mc=hυ/c=h/λ2．光子的质量:m=E/c2=hυ/c21.发射光谱υ=（E2-E1）/h=ΔE/hX*→X+热能X*→hυ+XX+

hυ→X*2.吸收光谱

三、光谱分析原理

1.发射光谱分析原理2.吸收光谱分析原理Beer-Lambert定律I0→→→→→→Itl物质吸光度曲线光谱测量(1)把被研究的光按波长或波数(波长的倒数,其单位为cm–1)分解开来。四、光谱仪器的基本组成

光谱仪器的基本作用是测定被研究的光的光谱组成,包括光的波长、强度、轮廓和宽度.因此,仪器应具有以下的功能:(3)把分解开的光波及其强度按波长或波数显示记录下来成为谱图。(2)测定各波长的光所具有的能量,或其轮廊和宽度。

照明部分包括光源H和聚光镜L1或反射镜,它们均匀地照明仪器的入射光栏S或入射光瞳.。

由三个基本部分组成:照明部分,色散部分和接收记录部分。

色散部分的作用：是把复杂组成的未经分解的入射光辐射束变为单色平行辐射束组,视不同的波长(或波数)偏转不同的角度而形成光谱,再通过聚焦成象系统成象于接收记录器件上.

接收记录部分。色散部分由下列几个元件组成:1)入射准直系统(入射光栏S和准直物镜L2);2)色散系统(一般为棱镜或衍射光栅G);

３)聚焦成象系统(聚焦成象物镜L3和它的焦平面)。1．分辨率分辨率指光谱仪器分开波长极为接近的二条谱线的能力。分辨率Ｒ定义为

在光谱仪器中,经常将△λ或△υ称为光谱仪器的分辨率,请注意与上述定义的区别。五、光谱仪器的性能光栅的分辨率：棱镜的分辨率：傅立叶变换光谱仪的分辨率：

集光本领表征光谱仪器收集和传递光能量的本领。光源的有效面积AS和光探测器的有效面积AD互为物象,它们分别对透镜LS和LD所张的立体角相同。Ω＝AS/fS2＝AD/fD22．集光本领

ΩS＝A/fS2

ΩD＝A/fD2ASΩS＝ADΩD＝E

上式说明光谱仪器的分辨率和仪器亮度的乘积是一个常数,若要提高分辨率,必须降低仪器亮度,反之亦然。E--干涉光谱仪的集光本领。

光谱仪器的亮度L等于其集光本领与透射率τ的乘积。即L=Eτ＝AΩτ

对于确定的仪器,它的AS、ΩS、AD、ΩD、τ及分辨率Ｒ为常量,故有：LＲ＝ASΩSτＲ＝ADΩDτＲ＝常数

光度重现性是指多次测定的同一试样在同一波长(或波数)处所显示的各次光度值之间的差异值。3．自由光谱范围

如果光谱仪使用宽光谱光源,经色散后的不同级次的谱线可能重叠,即波长λ的第m+1级与波长为λ+△λ的第m级重叠在一起。

一个光谱级次中不受其它级次光谱重叠的波段称为自由光谱范围。4．光度精度和光度重现性光度精度表示测量光谱强度的准确性。

光谱仪器所记录的光谱线强度和波长的关系,光谱线的形状和宽度以及它们的光谱特性,都不同于入射到光谱仪器上的光源的实际光谱特性。5．光谱仪器的仪器函数

光谱仪器的仪器函数定义为它对单色谱线δ(υ-υ′)(Dirac函数)的响应a(υ-υ′)。

当光谱仪被能量分布为b(υ)的谱线照明时,仪器所记录的光谱能量分布为:b′(υ)＝a(υ)*b(υ)如付里叶变换光谱仪中的sinc函数、sinc2函数等。

建立在调制原理上的光谱仪器称为干涉光谱仪器,又称调制光谱仪器,如付里叶变换光谱仪。

六、光谱仪器的分类

现代光谱仪器种类繁多,分类方法也不统一。根据光谱仪器所采用的色散系统的色散原理,可分为:(1)棱镜光谱仪器

(2)衍射光谱仪器

(3)干涉光谱仪器(又称为调制光谱仪器)光栅光谱仪

（一）迈克尔逊干涉仪与干涉图七傅里叶变换光谱仪的原理和结构

（二）干涉图的付里叶变换和理想光谱的获得

干涉图和光谱图之间存在着付里叶余弦变换关系。为了得到光源的光谱B(υ),通过计算