3.4.3. Интерферометр Фабри-Перо

В интерферометре Фабри-Перо используется интерференция луча, отраженного от задней стенки прозрачной пластинки, и луча, отраженного от зеркала (рис. 3.11).

Достоинством интерферометра Фабри-Перо является высокая избирательность по частоте (или длине волны), поэтому он применяется как резонатор в лазерах и как высокоточный измеритель расстояний.

Интерферометр Фабри-Перо может использоваться как интерференционный фильтр (многослойные полупрозрачные покрытия со слоями с разными ).

Рис. 3.11. Структурная схема интерферометра Фабри-Перо

(ФП – фотоприёмник, У – усилитель)

3.4.4. Интерферометры Фабри-Перо на клине

Если взять стеклянную пластину и отшлифовать под малым углом её плоскости, то получим интерферометр Фабри-Перо на клине (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Схема хода лучей в интерферометре Фабри-Перо на клине

Угол отражения света от клина зависит от длины волны –θ=f(λ). Следовательно, если осветить клин белым светом, то отраженные лучи в дальнем поле будут давать радужную картину. Таким образом, клин является диспергирующим элементом, позволяющим разделять свет на спектральные составляющие.

Естественным проявлением интерферометра Фабри-Перо на клине являются радужные картины интерференционных полос на пленках масла на лужах. Они показывают, что толщина пленок должна быть малой и соизмеримой с длиной волны. Чем тоньше пленка - тем шире полосы.

Можно также говорить о том, что клин осуществляет угловое преобразование Фурье аналогичное действию отражающей дифракционной решетки.

Известно также, что угловое преобразование Фурье за счет интерференции на каплях дождя в дальнем поле приводит к радуге.

3.4.5. Аналоги интерферометра Фабри-Перо

На рис. 3.13 показаны аналоги интерферометра Фабри-Перо в виде прозрачной пластины и клина, используемые для получения интерференционной картины - спектрального разложения.

Рассмотрим детально прохождение света через пластину (рис. 3.13, а). Разность расстояний хода прямого и отраженных лучей будет следующей:

а набег фазы

где h - расстояние между пластинами, - показатель преломления воздуха,φ - сдвиг фазы при отражении от покрытия.

Рис. 3.13. Схематическое изображение прохождения света через пластину (а) и клин (б) для разложения света на спектральные

составляющие

Порядок интерференции:

.

Если входящий луч монохроматический, то на экране будет наблюдаться, как при обычной интерференции, чередование темных и светлых полос.

Если на пластину подать белый свет, то полосы будут цветными.

Разрешающая способность интерферометра Фабри-Перо:

, (3.8)

где минимальная разность длин волн разрешения с помощью ИФП: .

При , т.е.

.

Область дисперсии ИФП: .

.

Для серийных ИФП: .

Интерферометры Фабри-Перо используются в метрологии и спектрально-аналитической аппаратуре.

4.6. Интерферометр Маха-Цендера

Структурная схема интерферометра Маха-Цендера приведена на рис. 3.14.

Интерферометр Маха-Цендера используют для точного определения показателей преломления прозрачных жидкостей, кристаллов и стекол. В кювету 5 вставляется образец стекла с неизвестным показателем преломления n. Заливают раствор глицерина с показателем преломления n₁, и добавляют этиленгликоль с показателем преломления +n₂ до исчезновения образца в равномерном оптическом поле. По соотношению определяетсяΔn, где х – относительная концентрация глицерина.

Рис. 3.14. Структурная схема интерферометра Маха-Цендера;