Lược tần số quang học biến ánh sáng thành một chiếc thước đo tần số ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Lược tần số quang học tạo ra một tập những vạch tần số có quan hệ cách đều, giống các vạch trên thước. So ánh sáng chưa biết với các mốc này giúp nối tần số quang học rất cao với những nhịp điện tử dễ đo hơn.
Răng lược nằm trên trục tần số
Một nguồn có thể trông như phát ánh sáng liên tục đối với mắt nhưng khi phân tích kỹ lại gồm nhiều vạch. Trong một lược phù hợp, khoảng tần số giữa hai vạch kề nhau được kiểm soát.
Vì tần số và bước sóng liên hệ nghịch, “đều theo tần số” không có nghĩa các răng cũng cách đều theo nanomet. Cần biết mình đang nhìn trục nào trước khi so một hình phổ với chiếc lược thông thường.
Khoảng cách vạch chưa đủ định vị chiếc thước
Một mô tả thường dùng là f_n = n f_rep + f_0. Các đại lượng f_n, f_rep và f_0 đều là tần số, đo bằng hertz; n là số nguyên chỉ một răng trong cách đánh số đã chọn.
f_rep đặt khoảng cách giữa các răng, còn f_0 cho độ lệch gốc của cả dãy. Biết khoảng cách centimet trên thước nhưng không biết vạch đầu nằm ở đâu thì chưa xác định được vị trí tuyệt đối; đo quang học cũng cần cả khoảng và mốc.
Trong lược tạo từ chuỗi xung laser phù hợp, f_rep liên quan nhịp lặp xung. Nhưng không nên coi mọi công nghệ tạo lược đều có cấu trúc phần cứng giống nhau.
Đo khoảng cách tới một răng
Khi ghép nguồn cần đo với răng lược gần nó, bộ thu thích hợp có thể tạo tín hiệu phách ở tần số chênh lệch. Nhịp chênh nhỏ hơn nhiều này có thể được mạch điện đo, rồi kết hợp với thông tin về lược để suy tần số nguồn.
Việc biết răng nào đang được dùng và bảo đảm nguồn tham chiếu ổn định là những phần của phép đo. Chiếc “thước ánh sáng” không tự đáng tin chỉ vì có nhiều vạch đẹp trên màn hình.
Hiểu lầm: lược chia ánh sáng thành một số màu nhìn thấy cố định. Đó là dụng cụ tạo mốc tần số, thường có số vạch và khoảng cách mắt không phân biệt được.
Ghi nhớ: khoảng răng đặt nhịp, độ lệch đặt gốc, số răng đặt mốc, tín hiệu phách đo phần chênh.
Đọc thêm
- Một giây được định nghĩa bằng nguyên tử ra sao?
- Hai gương trong Fabry–Pérot chọn những tần số ánh sáng đi qua ra sao?