2.9.1. Көп сәулелік интерферометрлер

Көп сәулелік интерференциялық құралдар көп жарық шоқтарының интерференциясы негізінде құрастырылған және бұлардың түрлері онша көп емес.

Ф абри-Перо интерферометрі. 1897 ж. ұсынылған, өзінің мәнін бүгінгі күнге дейін сақтаған. Интерферометр біріне-бірі қараған беттері қатаң параллель болатындай етіліп орнатылған шыны немесе кварц пластиналардың екі жазық беттері жасайтын жазық параллель ауа пластина болып табылады (2.25-сурет). Пластиналардың ішкі беттері шағылу коэффициенті жоғары шағылдырушы қабатпен қапталған. Пластиналардың өздері сыртқы қапталмаған беттері шағылдыратын жарықтың зиянды әсерін жою үшін сәл сына түрінде жасалады. Параллель етіп орнату пластиналар арасына инвар немесе кварцтан арнайы жасалған сақина қою арқылы іске асырылады [инвар-бөлмелік температура жағдайында жылулық ұлғаю коэффициенті өте кіші, арнайы қоспа ( ) оптикада кең түрде қолданылады]. Сақинаның үш-үштен шығыңқы (томпақ) жерлері бар, бұларға пластиналар пружиналармен қысылады. Сақина өте жоғары дәлдікпен мұқият өңделген, сондықтан сақина томпақтары арқылы орнатылған пластина орындары параллельге жуық, ал өте дәл реттеу пружинаның қысуын өзгерту арқылы іске асырылады. Пластиналарының арасы тұрақты интерферометр кейде Фабри-Перо эталоны деп аталады. Әдетте Фабри-Перо интерферометрі биіктігі әртүрлі сақиналармен жабдықталады, бұл пластиналар арасындағы әртүрлі қашықтықтарда жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Е гер ара қашықтығы -қа тең осындай екі пластинаға аумақты жарық көзінен толқын ұзындығы жарық түсетін болса, онда шексіздікте локальданған бірдей көлбеулік сақиналар түріндегі интерференциялық көрініс алынады (2.26-сурет). Экранда максимум шарты жағдайында пайда болады, мұндағы -интерферометрдің шыны пластиналарынан сәулелердің сыну бұрышы.

Интерферометр пластиналары бір-біріне іс жүзінде параллель орналасатындықтан бұрышы сәуленің интерферометрге түсу бұрышына тең. Бұған қоса пластиналар арасында ауа қабаты бар, сондықтан деп санауға болады. Сонда бас максимумдардың түзілу шарты мына түрге келеді

(2.49)

деп алып (2.49)-дан максимумдар реті -ді анықтаймыз

(2.50)

Фабри-Перо интерферометрінде біз өте жоғары максимумдармен істес боламыз. болғанда шығады.

(2.49) қатынасы интерференцияның ең үлкен реті интерференциялық суреттің ортасында байқалатындығын көрсетеді. Белгілі толқын ұзындығы үшін интерференцияның ең үлкен реті көріністің дәл ортасында байқалатын болсын, яғни болғанда

(2.51)

Сонда суреттің ортасынан бастап саналатын -ші сақина бағыты мына шарттан анықталады

(2.52)

-ші сақинаның бұрыштық мөлшерлері -ді (2.51)ден (2.52)-ні алып анықтауға болады:

Е гер болса, онда және , осыдан . Орталық және оған ең жақын интерференциялық максимум арасындағы бұрыштық қашықтық (бірінші интерференциялық сақинаның бұрыштық радиусы) . Осыдан оның бұрыштық мөлшерлері интерферометр пластиналарының ара қашықтығымен анықталатындығы көрінеді. Көрші интерференциялық максимумдардың бұрыштық ара қашықтығы интерференциялық суреттің центрінен қашықтағанда кемиді ( өскенде). Мұнымен үшін пайдалануға болады.

Көрші интерференциялық жолақтар арасындағы бұрыштық қашықтықты (2.49)-ден анықтауға болады. Бұл үшін оның сол жағын бойынша, ал оң жағын бойынша дифференциалдаймыз. Сонда . Осыдан

(2.53)

(2.53) формуладан өскенде (интерференциялық сурет центрінен қашықтаған сайын) жолақтар арасындағы қашықтық кішірейетіндігі келіп шығады.

Монохроматты емес жарықтың интерференциясы жағдайында (2.5-ті қараңыз) интерференциялық суреттің -ші және ( )-і максимумдары зерттелетін құрылым ені болған жағдайда дәл келеді. (2.50) қатынасты пайдаланып, мына өрнекті аламыз:

(2.54)

(2.54) қатынасы берілген шамасы үшін зерттелетін спектрлік құрылымның мүмкін болатын енін анықтайды. (2.54) формуладағы мәні Фабри-Перо интерферометрінің бос дисперсия аймағы (немесе тұрақтысы) деп аталады. Жоғарыда сайланып алынған мәндер ( ) жағдайында -ні бағалау болатындығын көрсетеді. Спектрдің тек осындай жіңішке бөлігі реттері әртүрлі сақиналар қабаттаспайтын интерферометр көмегімен зерттелуі мүмкін. өскенде бос дисперсия аймағы бұдан да кіші болады. Сондықтан Фабри-Перо интерферометрі, әдетте, спектрлік құралмен бірге тіркесте қолданылады; сонда спектрлік құрал көмегімен алдын-ала спектрдің жіңішке бөлігі немесе жеке спектрлік сызықтар бөлінеді.