Интерферометр Фабри-Перо
П
рактический
случай большого числа лучей с убывающей
интенсивностью осуществляется в
интерферометре Фабри-Перо. Этот прибор
состоит из двух стеклянных или кварцевых
пластинок, разделенных воздушным
промежутком, рис.48. Тщательной обработкой
добиваются того, чтобы неровности
внутренних поверхностей не превышали
нескольких сотых долей длины световой
волны. Затем на эти поверхности наносятся
частично прозрачные диэлектрические
покрытия. Внешние поверхности пластинок
делают слегка скошенными относительно
внутренних, чтобы устранить блики,
обусловленные отражением света от этих
поверхностей. Параллельность внутренних
рабочих плоскостей достигается тем,
что между пластинками устанавливается
кольцо из кварца или инвара, имеющих
очень маленький температурный коэффициент
расширения. Это кольцо имеет с каждой
стороны по три выступа с тщательно
отшлифованными торцами. Такое устройство
надежно обеспечивает строгую параллельность
внутренних плоскостей пластинок и
постоянство расстояния между ними.
Подобный интерферометр с фиксированным
расстоянием между пластинками называется
эталоном
Фабри-Перо.
П
усть
интенсивность луча, вошедшего в зазор
между пластинками, рис.49, равна
.
В точке
этот луч разделяется на вышедший наружу
луч
и отраженный луч
.
Если коэффициент отражения от поверхности
пластинки равен
,
то интенсивность луча
,
в приближении отсутствия поглощения
света в отражающих слоях и в толще
пластинок, будет равна
,
а интенсивность отраженного луча
равна
.
В точке
луч
разделяется на два. Показанный штриховой
линией луч
выйдет из пластинки и в дальнейшем можно
его не учитывать. Отраженный луч
будет иметь интенсивность
.
В точке
луч
разделится на два луча – вышедший наружу
луч
с интенсивностью
и отраженный луч
,
и так далее. Таким образом, для
интенсивностей вышедших из прибора
лучей
имеет место соотношение:
Соответственно, для амплитуд колебаний получается соотношение:
Колебание
в каждом из лучей
отстает
по фазе от колебаний в предыдущем луче
на одну и ту же величину
,
определяемую оптической разностью хода
,
возникающей на пути
либо
и так далее, рис.49. Из рисунка видно, что
где
угол падения лучей на отражающие слои.
Е
сли
собрать лучи
с помощью линзы в точке
фокальной плоскости, рис.48, то колебания,
создаваемые этими лучами, будут иметь
вид (3.26). Таким образом, интенсивность
в точке
определяется выражением (3.27), в котором
имеет
смысл коэффициента отражения. А величина
определяется выражением:
При пропускании через прибор расходящегося пучка света в фокальной плоскости линзы возникают полосы равного наклона, имеющие вид концентрических колец, рис.50.
Интерферометр Фабри-Перо используется в спектроскопии для изучения тонкой структуры спектральных линий. Находит также широкое применение в метрологии для сравнения длины стандартного метра с длинами волн отдельных спектральных линий.