Spektroskopia fourierowska

Ten artykuł od 2022-12 wymaga zweryfikowania podanych informacji. Należy podać wiarygodne źródła w formie przypisów bibliograficznych. Część lub nawet wszystkie informacje w artykule mogą być nieprawdziwe. Jako pozbawione źródeł mogą zostać zakwestionowane i usunięte. Sprawdź w źródłach: Encyklopedia PWN • Google Books • Google Scholar • Federacja Bibliotek Cyfrowych • BazHum • BazTech • RCIN • Internet Archive (texts / inlibrary) Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Spektroskopia fourierowska – technika pomiarowa, w której widma nie obserwuje się bezpośrednio, tylko otrzymuje je poprzez dokonanie transformaty Fouriera sygnału mierzonego w funkcji czasu.

Istnieją różne metody spektroskopii fourierowskiej. W jednej z nich mierzy się tzw. autokorelację pierwszego rzędu, czyli funkcję natężenia pola elektrycznego ${\displaystyle E(t)}$ postaci

${\displaystyle \Gamma (\tau )=\lim _{T\to \infty }{\frac {1}{T}}\int \limits _{-T}^{T}E(t+\tau )E^{*}(t)dt,}$

gdzie ${\displaystyle \tau }$ jest przesunięciem w czasie pomiędzy dwoma egzemplarzami promieniowania, a gwiazdka oznacza sprzężenie zespolone. Z twierdzenia Wienera-Chinczyna wynika, że spektralna gęstość energii, zdefiniowana jako transformata Fouriera natężenia promieniowania, jest transformatą Fouriera autokorelacji pierwszego rzędu:

${\displaystyle G(\nu )=\int \limits _{-\infty }^{\infty }\Gamma (\tau )e^{i2\pi \nu \tau }d\tau .}$

Do pomiarów wykorzystuje się zwykle interferometr Michelsona z ruchomym ramieniem, którego przesunięcie o x odpowiada zmianie opóźnienia o 2x/c. Mierzony w ten sposób sygnał opisany jest wzorem

${\displaystyle I(t,\tau )=|E(t)+E(t+\tau )|^{2},}$

więc całkując go po czasie otrzymujemy sygnał zależny od ${\displaystyle \tau ,}$ równy

${\displaystyle I(\tau )=2(\Gamma (0)+\Gamma (\tau )),}$

gdzie ${\displaystyle \Gamma (0)}$ jest po prostu natężeniem promieniowania w pojedynczym ramieniu, które możemy oddzielnie zmierzyć i odjąć.

W opisanej metodzie rozdzielczość jest zwykle większa niż w tradycyjnych spektrometrach pryzmatycznych i siatkowych. Największą trudnością jest precyzyjny pomiar przesunięcia lustra. W tym celu wykorzystuje się zwykle drugi interferometr Michelsona korzystający z tego samego ruchomego lustra i światło o znanej długości fali, które interferuje samo ze sobą podobnie jak światło, które badamy.