Wie glättet man das Spektrum einer Lichtquelle?

Könnte mir bitte jemand sagen, ob es eine einigermaßen billige Substanz oder ein Gerät gibt, mit dem ich das Spektrum einer Lichtquelle glätten kann?

Wenn das Spektrum zum Beispiel Spitzen wie im blauen Diagramm unten aufweist, ist es dann möglich, die Wellenlänge (nicht räumlich, wie bei gewöhnlichen Diffusoren) zu verschmieren, sodass es dem roten Diagramm ähnlicher ist?

smooth_spectrum.png

Die tatsächliche Form der Glättung (Faltungskern) ist nicht wirklich wichtig, aber es ist wünschenswert, dass die meiste Energie übertragen wird.

Ich habe nach "Spektrumabflachungsfiltern" gesucht, aber sie dämpfen stattdessen bestimmte Wellenlängen, anstatt sie zu verteilen.

Ich nehme an, es ist möglich, die Lichtquelle schnell vorwärts und rückwärts zu bewegen, so dass der Doppler-Effekt eine ähnliche Verschiebung verursachen würde, aber die erforderlichen Geschwindigkeiten wären enorm!

Warum möchten Sie auf diese Weise "glätten" (was eigentlich eher einer Verbreiterung gleicht)?
@Gnubie Welche Eigenschaften des Lichts möchten Sie bewahren, sagen wir Richtung, Polarisation, Verschränkung usw.? Wenn Sie keine davon benötigen, gibt es keinen Unterschied, indem Sie zuerst das Spektrum analysieren und es mit einem durchstimmbaren Laser regenerieren.
Richtung, teilweise (mehr, um die Intensität hoch genug zu halten, um verwendbar zu sein, als beispielsweise um eine Bildgebung durchzuführen). Hat ein durchstimmbarer Laser nicht nur wenige Linien, von denen eine/einige ausgewählt werden können?

Antworten (3)

Dies ist für Ihr Setup möglicherweise nicht machbar, aber Sie könnten versuchen, Ihre Lichtquelle schnell zu drehen, wodurch Ihre Spektrallinien durch Doppler verbreitert würden. Sie haben Recht, dass die Geschwindigkeit in Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit erheblich sein müsste. Nehmen wir zum Beispiel an, Ihre Frequenz beträgt 500 nm. Wenn Sie möchten, dass es sich in der Größenordnung eines einzelnen Nanometers ausbreitet, müssen Sie Folgendes lösen:

F = F 0 ( 1 + v C )
für v die Geschwindigkeit, vorausgesetzt, dass F 0 = 500 nm und F = 501 nm. In diesem Fall müsste die Geschwindigkeit 600.000 m/s betragen.

Alternativ könnten Sie versuchen, Ihre Quelle aufzuheizen, so dass die Atome/Moleküle im Durchschnitt höhere Geschwindigkeiten haben, die Ihre Spektrallinien verbreitern (da einige von Ihnen weg und einige auf Sie zukommen).Temperaturverbreiterung

Unter der Annahme, dass die thermische Energie eines Atoms bei der Temperatur T mit der Masse M gleichmäßig auf alle Freiheitsgrade, die es hat, verteilt ist (siehe: Äquipartitionssatz ), bezieht sich die mittlere quadratische Geschwindigkeit wie folgt auf die Temperatur:

v R M S = 3 R T M
wobei M die Masse eines Mols idealer Gasteilchen ist. Die Frage ist dann, um eine Ausbreitung von 1 nm zu sehen, müssten einige der Partikel die oben genannte Geschwindigkeit erreichen, und bei welcher Temperatur wird diese für das bestimmte Gas erreicht, das Sie verwenden möchten?

Ich persönlich denke, dass es am einfachsten ist, dies numerisch zu tun, tatsächlich gibt es viele Python-Pakete, die Ihnen helfen könnten, Ihre Spektrallinien mit einem bekannten Glättungskern zu falten. Sie könnten einen Gaußschen Kern verwenden (effektiv eine Point-Spread-Funktion). Wenn Sie unbedingt darauf aus sind, dass es sich um eine physische Ausbreitung Ihrer Emissionslinien handelt, haben Sie meiner Meinung nach Ihre Arbeit erledigt (es sei denn, ich vergesse hier etwas).

Sie könnten die Lichtquelle auch unter Druck setzen, vorausgesetzt, es handelt sich um ein Gas.
Richtig, aber wenn Sie die Spektrallinien Ihrer Gasquelle beobachten möchten, müssen Sie sie in einer Art Glasgehäuse (Birne) betrachten, so dass die Druckbeaufschlagung eine zusätzliche Komplikation sein kann.

Wenn Sie Licht an einem Material streuen, kommt es zu einer Photon-Phonon-Wechselwirkung, die die Photonenfrequenz in Abhängigkeit von der Phononenenergie verschiebt ( Raman-Streuung , Brillouin-Streuung ). Der Effekt ist jedoch recht gering.

Wie viel Verbreiterung brauchen Sie? Die Rayleigh-Streuung durch ein warmes Gas mit hoher Dichte wird wahrscheinlich ziemlich weit gehen, wenn es darum geht, das Spektrum für Sie durcheinander zu bringen :)

Die Leuchtstoffe, die die Glasröhre einer Leuchtstofflampe auskleiden, leisten ziemlich gute Arbeit, indem sie das Emissionsspektrum der atomaren Quecksilberlinie in etwas verschmieren, das der Schwarzkörperstrahlung näher kommt. Es könnte eine Phosphormischung geben, die das erreicht, was Sie wollen ...

Wie glättet man das Spektrum einer Lichtquelle?
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