Интерферометр Фабри -Перо

Лекция 10

Для получения высокого спектрального разрешения в интерферометре Фабри -Перо используется большая разность хода ΔL >> λ.

- условие максимума интенсивности (1)

- условие минимума (2)

Прозрачность интерферометра в максимумах и в минимумах зависит от коэффициента отражения R, прозрачности зеркал Т и прозрачности среды Т_ср:

(3)

(4)

Если в материале зеркал нет потерь, то Т_ср = 1 и Т = 1 - R. Тогда прозрачность в максимуме Т_макс = 1, а в минимуме (5)

Отношение Т_макс / Т_мин называется контрастом интерферометра Фабри -Перо

(6)

Если R близко к 1 контраст может быть очень большим.

Совершенная прозрачность интерферометра Фабри -Перо при R ~ 1 кажется удивительной. Объясняется она значительным превышением интенсивности света внутри интерферометра Фабри -Перо по сравнению с интенсивностью падающей волны. Это свойство интерферометра Фабри -Перо используется в резонаторах лазеров.

Из условия максимумов (1) следует, что ИФП выделяет набор углов с максимальной интенсивностью.

Каждое значение угла φ соответствует определенному значению порядка интерференции q: (7)

Отсюда (8)

Если максимум при j = 0 получается при длине волны l₀, то

и (9)

Угловая дисперсия (10)

Радиус кольца r = fj. кольцу радиуса r соответствует длина волны (11)

Линейная дисперсия интерферометра Фабри -Перо (12)

в центре очень велика. Поэтому интерферометр Фабри -Перо применяется в основном когда нужно очень высокое спектральное разрешение. Типичные значения:

f = 100 мм, r = 1 мм, λ₀ = 5000 Å мм/Å. Обычно употребляется обратная линейная дисперсия Å/мм. Стандартная величина обратной линейной дисперсии для монохроматора - 10 Å/мм.

Второе преимущество интерферометра Фабри -Перо - большая светосила. Входное окно интерферометра Фабри -Перо имеет значительно большую площадь, чем входная щель монохроматора.

Но, за все надо платить. Основной недостаток интерферометра Фабри -Перо -

малая область свободной дисперсии. Из условия максимума (1) видно, что тот же угол φ получится для λ=λ + Δλ в q + 1 порядке интерференции. (13)

Типичные значения λ = 5000 Å, L = 0.1 мм, n = 1 дают Δλ = 12 Å

Поэтому интерферометр Фабри -Перо требует предварительной монохроматизации излучения с помощью фильтров, или обычного монохроматора. Иногда интерферометр Фабри -Перо вставляют внутрь монохроматора в параллельный пучок между решеткой и зеркалом, если позволяет место. Получается гибридный прибор с прекрасными характеристиками, недостижимыми каждым из них по отдельности.

Дата добавления: 2014-01-20