Внимание! Установка отъюстирована. Не допускается никаких манипуляций, кроме описанных в разделе «Методика выполнения работы». Интерферометр Фабри-Перо

Интерферометр Фабри-Перо представляет собой многолучевой интерференционный спектральный прибор, обладающий чрезвычайно высокой разрешающей способностью (она достигает 300 000400 000). Это обусловлено многолучевой интерференцией, которая позволяет наблюдать узкие высокоинтенсивные интерференционные полосы. Интерферометр Фабри-Перо широко применяется при исследованиях в УФ-, видимой и ИК-областях спектра, в частности, для изучения таких сложных для наблюдения эффектов как тонкая и сверхтонкая структура спектральных линий.

Интерферометр Фабри-Перо представляет собой плоскопараллельный слой из оптически однородного материала, ограниченный отражающими плоскостями (см. Рис.5). Обращенные друг к другу поверхности изготавливаются таким образом, что отступления от плоскостности каждой из них и параллельности друг другу не превышают 0,01 от длины волны. Плоская волна, падающая на интерферометр Фабри-Перо, в результате многократных отражений от ограничивающих плоскостей и частичного выхода после каждого отражения разбивается на большое количество отличающихся по фазе плоских когерентных волн, амплитуда которых убывает по закону геометрической прогрессии.

Рис. 5 – Отражённые, преломленные и проходящие лучи в эталоне Фабри-Перо.

Выходящие из эталона параллельные лучи фокусируются линзой с фокусным расстоянием . В результате интерференции в фокальной плоскости линзы образуется пространственная интерференционная картина в виде колец равного наклона (см. Рис. 6). Радиус колец однозначно связан с длиной волны выражением, вывод которого приводится в Приложении 2:

. (9)

где n– показатель преломления среды между ограничивающими поверхностями, θ – угол между лучом и оптической осью, d– расстояние между параллельными отражающими поверхностями эталона (см. Рис. 5),– целое число (порядок интерференции). Линейное расстояние между максимумами соседних колец и ширина этих колец уменьшаются с увеличением радиуса, т.е. с увеличениеминтерференционные кольца становятсяуже и сгущаются. Разность квадратов радиусов соседних интерференционных колец

(10)

линейно связана с длиной волны, и потому данное соотношение используется для определения длин волн и их разностей.

Рис. 6 – Фокусировка лучей, исходящих из интерферометра Фабри-Перо.

Расчетные формулы

В случае простого эффекта Зеемана линия расщепляется на 3 компоненты с длинами волн ,и. Длины волн крайних σ-компонентисогласно выражению (7) с учетомсвязаны соотношением:

, (11)

Выразим эту величину через радиусы интерференционных колец. Разделив друг на друга выражения (9) и (10) для компонент иполучаем соответственно:

; .

Тогда, при ,

, (12)

Обратим внимание, что значение величины δ не зависит от единиц измерения радиусов колец. Построив зависимость этой величины от магнитного поля, в соответствии с формулой (11) можно по угловому коэффициенту полученной прямой рассчитать магнетон Бора.