Интерферометр Фабри-Перо

1 2 3

n=1

n>1

1’2’3’

Интерференция лучей отразившихся от поверхностей плоскопараллельной пластины называется двухлучевой. И для такого названия имеется основание.

Коэффициент отражения границы стекло - воздух r

=I1/I0

невелик, несколько процентов. Обозначив интенсивность падающего луча как I0

, для интенсивностей других лучей мы получим такие значения:

I1 =I0

r

; I2 =I0(1-

r

)2

r

; I3 =I0(1-

r

)2

r

4

;

I1’=I0(1-

r

)2; I2’=I0(1-

r

)2

r

2

; I3’=I0(1-

r

)2

r

4

.

Получаются эти выражения таким образом. Если коэффициент отражения r

,

то коэффициент прохождения, как это следует из закона сохранения энергии, равен (1-

r

)

. При определении интенсивности каждого луча интенсивность I0

следует умножить на коэффициент отражения и на коэффициент прохождения в степени, равной числу отражений и пересечения границы раздела соответственно. При малом коэффициенте отражения получается поэтому для отраженных и прошедших через пластинку лучей:

I1

»

I2; I3 << I2;

I3’<< I2’<< I1’.

Поэтому при сложении отраженных лучей мы учитываем только два луча - 1

и 2

, интенсивности которых различаются несильно. Поэтому интенсивность в минимумах близка к нулю.

В проходящем свете также будет наблюдаться интерференционная картина, но из-за быстрого уменьшения интенсивности участвующих в интерференции лучей отношение интенсивности в максимуме и в минимуме различаются незначительно.

d

q

q

1

2

3

4

Устройство интерферометра Фабри-Перо показано на рисунке. Роль пластинки играет воздушный промежуток между двумя прозрачными пластинами, на внутренних поверхности которых напылен тонкий слой металла. Благодаря этому достигается большое значение коэффициента отражения r

- теперь он отличается от единицы лишь на несколько процентов, а коэффициент прохождения (1-

r

)

оказывается малым. Это существенно изменяет соотношения между интенсивностями лучей:

I1 >> I2 » I3;

I1’

»

I2’

»

I3’

.

При таких соотношениях при обсчете углового распределения интенсивности проходящего света необходимо учитывать много (все) проходящие через интерферометр лучи. В этом случае интерференция называется многолучевой.

Поскольку при прохождении прозрачных пластин энергия сохраняется, минимуму в отраженном свете должен соответствовать максимум в свете проходящем. Наконец, поскольку в промежутке между пластинами показатель преломления (воздуха) можно считать равным единице, мы получаем такое условие для максимума в проходящем свете:

; .

При практическом использовании интерферометра Фабри-Перо угол q

мал, а расстояние между пластинами d

велико (порядка нескольких сантиметров). Так что длина когерентности световой волны l

2

/

d

l

должна быть достаточно большой.

 

Статистика

Ракурс в историю

История открытий в области строения атомного ядра

Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными частицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства каждой из них в отдельности не усредняются, а, напротив, играют определяющую роль.
История открытия закона Ома

Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока I в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) U между двумя фиксированными точками (сечениями) этого проводника.
История открытия основных элементарных частиц
Элементарные частицы в точном значении этого термина — первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя.