(完整版)实验傅立叶变换光谱实验
完整版实验傅立叶变换光谱实验
实验3-3 傅立叶变换光谱实验实验简介：利用光的干涉现象，得到干涉图，经过傅立叶变换，在频域中得到光谱，这种方法得到的光谱称为傅立叶变换光谱，所用的仪器称为傅立叶光谱仪。
它的优点是：1. 它以大的圆形入射孔径代替普通光谱仪的窄的入射狭缝，在获得同样分辨本领条件下，它能从较大的立体角接受光源辐射。
2. 在一般分光光度计中，每一瞬间只能测量一个光谱元，而傅立叶光谱仪能在整个工作时间内，同时记录所有待测光谱元，这又进一步使接收器获得更多的辐射能量，提高接收信号的信噪比。
所以，它特别适合于光源较弱的红外光谱区，目前它已作为一种新型红外光谱仪广泛应用于红外光谱工作中。
实验目的：利用傅立叶变换光谱仪，测量常用光源的光谱分布。
实验原理傅立叶光谱方法利用干涉图和光谱图之间的对应关系。
通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。
和传统的色散性光谱仪相比较，傅立叶光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪，它能同时测量、记录所有谱元的信号，并以更高的效率采集来自光源的辐射能量，从而使它具有比传统光谱仪高得多的信噪比和分辨率；同时它的数字化的光谱数据，也便于计算机处理和演绎。
正是这些基本优点，使得傅立叶光谱方法发展为目前红外和远红外波段中最有力的光谱工具。
它的研究、开发和应用已经形成了光谱学的一个独立分支——傅立叶光谱学，或称干涉光谱学。
傅立叶的变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。
然后将接收器接收到的信号送到调制器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。
这样我们就得到了待测光的光谱图。
调制和解调方程：调制方程：I( ) B( )cos(2 )d解调方程：B( ) I( )cos(2 )d1( 5 )――随光程变化的干涉图v ——表示最小波数B(v) ――复原光谱图强度分布实验内容1.利用激光调整迈克尔逊干涉仪，调出光的干涉条纹2.利用钨丝灯调出白光的干涉条纹，目的是找出光程差为零的位置3.去掉白光灯，放入被测光源，调整干涉条纹的方向和宽度4.调整参考激光光路，尽量减少两光路之间的相互影响5.调整电机转速，连接计算机，开始采集数据6.进行数据处理和傅里叶变换，输出光谱附录一：仪器原理基本结构目前大多数国内外的傅立叶光谱仪采用迈克尔逊干涉仪作为干涉装置, 立叶变换的核心部件。
傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶红外光谱仪（FTIR）(仅供参考)一．实验目的：1．了解FTIR的工作原理以及仪器的操作。
2．通过对多孔硅的测试，初步学会分析方法。
二．实验原理：1．傅里叶红外光谱仪的工作原理：FTIR光谱仪由3部分组成：红外光学台（光学系统）、计算机和打印机。
而红外光学台是红外光谱仪的最主要部分。
红外光学台由红外光源、光阑、干涉仪、样品室、检测器以及各种红外反射镜、氦氖激光器、控制电路和电源组成。
下图所示为红外光学台基本光路图。
傅里叶变换红外光谱是将迈克尔逊干涉仪动镜扫描时采集的数据点进行傅立叶变换得到的。
动镜在移动过程中，在一定的长度范围内，在大小有限，距离相等的位置采集数据，由这些数据点组成干涉图，然后对它进行傅立叶变换，得到一定范围内的红外光谱图。
每一个数据点由两个数组成，对应于X轴和Y轴。
对应同一个数据点，X值和Y值决定于光谱图的表示方式。
因此，在采集数据之前，需要设定光谱的横纵坐标单位。
红外光谱图的横坐标单位有两种表示法：波数和波长。
通常以波数为单位。
而对于纵坐标，对于采用透射法测定样品的透射光谱，光谱图的纵坐标只有两种表示方法，即透射率T 和吸光度A。
透射率T是由红外光透过样品的光强I和红外光透过背景（通常是空光路）的光强I0的比值，通常采用百分数（％）表示。
吸光度A是透射率T倒数的对数。
透射率光谱图虽然能直观地看出样品对红外光的吸收情况，但是透射率光谱的透射率与样品的质量不成正比关系，即透射率光谱不能用于红外光谱的定量分析。
而吸光度光谱的吸光度值A在一定范围内与样品的厚度和样品的浓度成正比关系，所以大都以吸光度表示红外光谱图。
本实验运用的仪器是Nicolet 380 智能傅立叶红外光谱仪。
2．傅里叶红外光谱仪的主要特点：⑴具有很高的分辨能力，在整个光谱范围内分辨能力达到0.1cm-1。
⑵具有极高的波数准确度，波数准确度可以达到0.01cm-1。
⑶杂散光的影响度低，通常在全光谱范围杂散光影响低于0.3％。
傅立叶变换红外光谱仪样品测试实验
傅立叶变换红外光谱仪样品测试实验1、实验类型：验证性实验2、实验目的和意义红外及拉曼光谱都是分子振动光谱。
通过谱图解析可以获取分子结构的信息。
任何气态、液态、固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的。
由于每种化合物均有红外吸收，尤其是有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱法是有机化合物结构解析的重要手段之一。
傅立叶变换红外光谱仪是20世纪70年代发展起来的新一代红外光谱仪，它具有以下特点：一是扫描速度快，可以在1s内测得多张红外谱图；二是光通量大，可以检测透射较低的样品，可以检测气体、固体、液体、薄膜和金属镀层等不样品；三是分辨率高，便于观察气态分子的精细结构；四是测定光谱范围宽，只要改变光源、分束器和检测器的配置，就可以得到整个红外区的光谱。
广泛应用于有机化学、高分子化学、无机化学、化工、催化、石油、材料、生物、医药、环境等领域。
通过学习红外光谱仪的构成和使用方法，及其在定性、定量分析中的应用，培养学生严谨的科学态度、细致的工作作风、实事求是的数据报告和良好的实验习惯（准备充分、操作规范，记录简明，台面整洁、实验有序，良好的环保和公德意识）。
培养培养学生的动手能力、理论联系实际的能力、统筹思维能力、创新能力、独立分析解决实际问题的能力、查阅手册资料并运用其数据资料的能力以及归纳总结的能力等。
3、实验原理红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
(1)双原子分子的红外吸收频率分子振动可以近似地看作是分子中原子心平衡点为中心，以很小的振幅做周期性的振动。
这种振动的模型可以用经典的方法来模拟。
如图1所示，m1和m2分别代表两个小球的质量，即两个原子的质量，弹簧的长度就是化学键的长度。
这个体系的振动频率取决于弹簧的强度，即化学键的强度和小球的质量。
其振动是在连接两个小球的键轴方向发生的。
图1 双原子分子的振动模型用经典力学的方法可以得到如下的计算公式：μπνk 21=或 μπνk c 21= 可简化为： μνk 1304≈ 式中，ν是频率，Hz ；ν是波数，cm -1；k 是化学键的力常数，g/s 2；c 是光速(3×1010cm/s)；μ是原子的折合质量(μ=m1m2/(m1+m2)。
4-2傅里叶变换光谱
四、实验内容及方案
1、吕斯桦，朱印康主编。近代物理实验技术1。高等教育出版社，1991 2、母国光，战元龄等。光学。高等教育出版社，1979
REFERENCE
谢谢观看！
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三、实验原理
由傅里叶余弦变换，有
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实验4-2 傅里叶变换光谱
一、背景知识 二、实验目的 三、实验原理 四、实验内容及方案 五、参考文献
OUTLINE
傅里叶变换光谱实验的特点： 1.傅里叶变换光谱技术是一项已获得了广泛的应用并且仍在飞速发展的技 术，是光谱学中三种主要的分光手段之一，具有高精确度、多通道、高通 量、宽光谱范围以及结构紧凑等优势，不仅在光源较弱的红外光谱区占据 了统治地位，同时在其他光波段，如紫外、真空紫外波段，高精度、高分 辨率、小型化的傅里叶变换光谱仪较之体积和重量庞大的光栅光谱仪在应 用上更为便利，在今天仍是人们研究的热点。
1.自组傅里叶变换光谱仪。 2.测量常用光源的光谱分布。
二、实验目的
多数傅里叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构。
连续移动其中一个反射镜（动镜），干涉仪产生的两 束相干光的光程差发生连续改变，干涉光强就会相应发生 改变。若在改变光程差的同时，记录下光强接收器输出中 的变化部分，就得到了干涉光强随光程差的变化曲线，称 为干涉图函数。这样，在获得干涉图之后，只要算出干涉 图的傅立叶余弦变换，即可得到光源的光谱分布，如此得 到的光谱称为傅里叶变换光谱，这样的光谱技术称为傅里 叶变换光谱技术。
傅里叶综合实验实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 深入理解傅里叶变换的基本原理及其在信号处理中的应用。
2. 掌握使用傅里叶变换分析信号的方法，包括连续时间信号和离散时间信号。
3. 通过实验验证傅里叶变换的性质，如线性、时移、频移、频谱分析等。
4. 了解傅里叶变换在光学、通信等领域的应用。
二、实验原理傅里叶变换是将一个信号分解为不同频率成分的过程。
根据信号是连续的还是离散的，傅里叶变换分为连续时间傅里叶变换（CTFT）和离散时间傅里叶变换（DTFT）。
本实验主要涉及CTFT和DTFT。
1. 连续时间傅里叶变换（CTFT）：将连续时间信号f(t)分解为无限多个正弦和余弦波的和，其数学表达式为：F(ω) = ∫ f(t) e^(-jωt) dt其中，ω为角频率，F(ω)为信号的频谱。
2. 离散时间傅里叶变换（DTFT）：将离散时间信号f(n)分解为有限多个正弦和余弦波的和，其数学表达式为：X(k) = Σ f(n) e^(-j2πkn/N)其中，N为离散时间信号长度，X(k)为信号的频谱。
三、实验仪器与设备1. 实验台：信号发生器、示波器、信号分析仪、信号处理软件等。
2. 光学仪器：傅里叶变换光学系统、傅里叶变换光学元件等。
四、实验内容与步骤1. 连续时间信号傅里叶变换实验：1.1 产生一个连续时间信号，如方波信号、三角波信号等。
1.2 使用信号发生器产生该信号，并通过示波器观察信号波形。
1.3 使用信号分析仪对信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱。
1.4 分析信号的频谱，观察不同频率成分的幅度和相位。
2. 离散时间信号傅里叶变换实验：2.1 产生一个离散时间信号，如序列信号、数字信号等。
2.2 使用信号处理软件对信号进行离散化处理，得到离散时间信号。
2.3 使用信号处理软件对离散时间信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱。
2.4 分析信号的频谱，观察不同频率成分的幅度和相位。
3. 傅里叶变换性质实验：3.1 验证傅里叶变换的线性性质，通过叠加不同信号，观察频谱的变化。
傅里叶变换实验报告
傅里叶变换实验报告
一、首先将遥感图像从空间域转换到频率域，把RGB彩色图像转成一系列不同频率的二维正弦波傅里叶图像；
二、然后，在频率域对傅里叶图像进行滤波、掩膜等各种编辑，减少或消除部分高频成份或低频成份；
三、最后，再把频率域的傅里叶图像变换到RGB彩色空间域，得到经过处理的彩色图像，傅里叶变换主要用于消除周期性噪声。
操作步骤：
打开傅里叶变换图像——滤波——保存傅里叶处理图像——傅里叶逆变换
把输入的空间域彩色图像转换成频率域傅里叶图像
如：图一
图一
输入图像表示对1~7波段都处理
打开fourier transform edior 输入处理图像，再打开的图像中只能输入
处理一个波段
选择波段输入显示，低通滤波：ideal 80 增益1，高通：Hanning 200 增益1
傅里叶图像中有分散分布的亮点，应用圆形掩膜可以去除。
首先应用鼠标查询亮点分布坐标，然后启动圆形掩膜功能，设置相应的参数据处理。
低通滤波，去除地物噪声，斑点等，若50不适合，Edit-undo可撤销重做，直到得到合适的半径，点Eile-save ａｓ保存
条带处理后
去条带等，还可在ｍａｓｋ――ｗｅｄｇｅｍａｓｋ中设置该楔形的角度及偏角，每个波段都逐一进行条带、噪音等处理后进行各波段融合
去噪之后融合结果对比。
实验4-2 傅里叶变换光谱实验
二、实验装置
实验所使用的主要仪器装置图
6 9 5
Байду номын сангаас
10
13
7
4
3 2
12
单 片 机
8 1
3
11
高精度ADC 高精度ADC 电机反馈控制
四、实验方案
（一）迈克尔逊干涉仪的调整 1.首先调整的到干涉条纹，找到光程差减小的方向，利用白光条纹找到
光程差为零的位置 2.在透镜前面放一个白屏，打开激光，调整干涉仪的两面镜子，使屏 上两个光点重合。此时有光亮度变化。 3.激光器与反射镜间加入扩束镜，屏上可以看到干涉条纹。 4.转动细调手轮和镜子M1下面的细调螺旋，调出圆环形或弧形的等倾 干涉条纹。找到条纹向中心收缩的方向即为光程差减小的方向。 5.再次调整M1下面的细调螺旋，使条纹变成竖直方向的等厚干涉条纹， 将白屏换到光电倍增管前面。 6.被测光源1位置放上白光光源，沿刚才找到的光程差减小的方向，小 心转动细调滑轮，注意观察屏上光斑，等产生彩色干涉条纹时，撤掉 白屏。调整微螺旋使干涉条纹与探测器狭缝平行。每个条纹2-3mm宽。 7.细心逆时针调节细调手轮，使白光条纹全部位于视野外。再顺时针 旋转手轮，使白光条纹恰能在光斑边缘出现。
单色光的干涉图函数包含一个直流分量和一个余弦函数分
量。经过仔细分析不难看出，余弦函数分量的周期就是单 色光的波长。
一、实验原理
若光源发出的不是单色光，而是含有多种光谱成分的混合
光，光强随波长的分布是I(σ)，在光谱间隔d σ内光强是I(σ) d σ 。将此光源发出的光分成强度相同的两束，相互干涉 后光强是 在整个光谱范围内的干涉总光强为
目录
一、实验原理
傅里叶红外实验报告
傅里叶红外实验报告
傅里叶红外实验是一种常见的分析化学实验，它利用傅里叶变换原理，将物质的红外光谱图像转换为频率分布图像，从而得到物质的结构信息。
本次实验我们使用的是红外光谱仪，通过对样品的红外光谱进行分析，得到了样品的结构信息。
实验步骤如下：
1. 准备样品：将待测样品制成薄膜或粉末，并将其放置在红外光谱仪的样品室中。
2. 调整仪器：打开红外光谱仪，调整仪器的参数，如光源强度、光谱分辨率等，以保证实验的准确性。
3. 开始实验：启动红外光谱仪，让样品受到红外光的照射，记录下样品的红外光谱图像。
4. 分析数据：将得到的红外光谱图像进行傅里叶变换，得到频率分布图像，从中分析出样品的结构信息。
通过本次实验，我们得到了样品的红外光谱图像和频率分布图像，从中可以看出样品的结构信息。
例如，我们可以通过红外光谱图像中的吸收峰来判断样品中的化学键类型，如羰基、羟基、胺基等。
同时，我们还可以通过频率分布图像中的峰位和峰形来判断样品中的分子结构，如分子中的取代基、环状结构等。
傅里叶红外实验是一种非常重要的分析化学实验，它可以帮助我们了解样品的结构信息，从而更好地进行化学研究和应用。
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实验3-3 傅立叶变换光谱实验
● 实验简介：
利用光的干涉现象，得到干涉图，经过傅立叶变换，在频域中得到光谱，这种方法得到的光谱称为傅立叶变换光谱，所用的仪器称为傅立叶光谱仪。
它的优点是：
1. 它以大的圆形入射孔径代替普通光谱仪的窄的入射狭缝，在获得同样分辨本领条件下，它能从较大的立体角接受光源辐射。
2. 在一般分光光度计中，每一瞬间只能测量一个光谱元，而傅立叶光谱仪能在整个工作时间内，同时记录所有待测光谱元，这又进一步使接收器获得更多的辐射能量，提高接收信号的信噪比。
所以，它特别适合于光源较弱的红外光谱区，目前它已作为一种新型红外光谱仪广泛应用于红外光谱工作中。
● 实验目的：
利用傅立叶变换光谱仪，测量常用光源的光谱分布。
● 实验原理
傅立叶光谱方法利用干涉图和光谱图之间的对应关系。
通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。
和传统的色散性光谱仪相比较，傅立叶光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪，它能同时测量、记录所有谱元的信号，并以更高的效率采集来自光源的辐射能量，从而使它具有比传统光谱仪高得多的信噪比和分辨率；同时它的数字化的光谱数据，也便于计算机处理和演绎。
正是这些基本优点，使得傅立叶光谱方法发展为目前红外和远红外波段中最有力的光谱工具。
它的研究、开发和应用已经形成了光谱学的一个独立分支——傅立叶光谱学，或称干涉光谱学。
傅立叶的变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。
然后将接收器接收到的信号送到调制器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。
这样我们就得到了待测光的光谱图。
调制和解调方程：
调制方程：
()()cos(2)I B d δνπνδν+∞-∞=⎰
解调方程： ()()cos(2)B I d νδπνδδ+∞-∞=⎰
I(δ)——随光程变化的干涉图
v ——表示最小波数
B(v)——复原光谱图强度分布
● 实验内容
1.利用激光调整迈克尔逊干涉仪，调出光的干涉条纹
2.利用钨丝灯调出白光的干涉条纹，目的是找出光程差为零的位置
3.去掉白光灯，放入被测光源，调整干涉条纹的方向和宽度
4.调整参考激光光路，尽量减少两光路之间的相互影响
5.调整电机转速，连接计算机，开始采集数据
6.进行数据处理和傅里叶变换，输出光谱
附录一：仪器原理
⏹基本结构
目前大多数国内外的傅立叶光谱仪采用迈克尔逊干涉仪作为干涉装置，而且干涉仪是傅立叶变换的核心部件。
◆光路部分
迈克尔逊干涉仪是比较典型的干涉仪，它虽出现在 100 多年前，但当今仍有许多应用，而且许多现代的干涉仪，其核心结构仍是迈克尔逊干涉仪。
在本傅立叶变换实验装置的设计中，光通过迈克尔逊干涉仪分成两束后产生干涉。
迈克尔逊干涉仪将光调制成干涉光，是傅立叶光谱仪中的核心光学器件。
典型的迈克尔逊光路设计，采用光的干涉原理通过傅立叶变换的数学处理来获得光谱图。
傅立叶变换法具有简单，快速等优点。
采用干涉方法的分辨率由测量时间来决定的，采集的时间越长分辨率就越高。
图表1
光谱仪的光源有单色光源和复合光源，严格意义上说单色光源也是具有极窄的谱带的。
复合光源通过迈克尔逊干涉仪时，每一种单色光都发生干涉，产生干涉光。
光源的干涉图就是由这无数个无限窄的单色干涉光组成的，也可以说干涉图是由多色干涉光组成的。
◆机械设计部分
光路采用的是迈克尔逊干涉装置，其对动镜的移动精度要求较高，要实现较高的干涉条纹精度，首先要确保动镜的移动精度及移动的直线度。
仪器原理设计如右图
1-溴钨灯2-外置光源3-光源转换镜
4-可变光阑5-平面反射镜
6-准直镜7-动镜8-干涉板9-补偿板
10-定镜11-平面反射镜
12-接收器（1）13-半透半反境14-接收
器（2）15-平面反射镜16-激光器
附录二软件的使用及仪器操作
2.1.安放仪器
先将傅立叶变换实验装置摆放到平稳的工作台上，将电源线和USB连接总线连接到仪器上。
打开仪器的电源开关，这时可以看到仪器面板上的红色电源指示灯点亮，表示仪器的电源连接正常。
仪器面板如图表23所示。
图表1
2.2.打开光源
光源的电源打开，可以看到如图表23所示红色钨灯的指示灯点亮，表示钨灯已经打开；选择合适的光阑，一般建议选择8挡位置，然后再将光源镜的旋钮旋转到钨灯位置如图表24所示。
若用其它的外接光源则将光源镜的位置旋到其它光源上，且将外接光源的入口处的端盖打开将光源引入。
图表2
注意：
打开光源后仪器要预热30分钟，使测量数据准确；外接光源测试时间＞1分钟。
2.3.进入软件
以钨灯为例，将光源位置调整好后，进入软件界面如图表25所示；如果仪器的电源或者USB连接有问题就会出现如图表26所示的错误界面。
图表3
图表4
2.4.新建实验
进入软件界面点击新建实验出现如图表27新建界面，点击参数设置出现如图表28参数设置画面。
图表5
图表6
2.5.开始采集
钨灯设置时间为一分钟后点击确定，然后回到如图表27新建界面。
然后点击界面上的采集数据按钮，出现如图表29复位界面，复位完成后出现如下界面。
图表7
图表8
2.6.傅立叶变换
点击工具栏的傅立叶变换按钮，出现界面如图表31所示，根据用户的需求选择需要加载的窗体，其中包括矩形窗函数、三角窗函数、汉宁窗函数、海明窗函数、布莱克曼窗函数；并且可以根据需要更换傅立叶变换的范围。
图表9
2.7.光谱图
在傅立叶变换后出现光谱图如图表32所示。
图表10。