Интерферометр фабри - Перо - ПЕРО - многолучевой интерференц. спектральный прибор с двумерной дисперсией, обладающий высокой разрешающей способностью. Используется как прибор с пространств, разложением излучения в спектр и фотогр. регистрацией и как сканирующий прибор с фотоэлектрич. регистрацией. И. Ф.- П. представляет собой плоскопараллельный слой из оптически однородного прозрачного материала, ограниченный отражающими плоскостями. Наиб, широко применяемый воздушный И. Ф.- П. состоит из двух стеклянных или кварцевых пластинок, расположенных на нек-ром расстоянии d друг от друга
Рис. 1. Схема интерферометра Фабри-Перо.
(рис. 1). На обращённые друг к другу плоскости (изготовленные с точностью до 0,01 длины волны)
нанесены высокоотражающие покрытия. И. Ф.- П. располагается между
коллиматорами; в фокальной плоскости входного коллиматора
устанавливается освещённая диафрагма, служащая источником света для И.
Ф.- П. Плоская волна, падающая на И. Ф.- П., в результате многократных
отражений от зеркал и частичного выхода после каждого отражения
разбивается на большое число плоских когерентных волн, отличающихся по
амплитуде и по фазе. Амплитуда когерентных волн убывает по закону геом.
прогрессии, а разность хода между каждой соседней парой когерентных волн, идущих в данном направлении, постоянна и равна D=2dncosq, где n - показатель преломления среды между зеркалами (для воздуха n=1), q - угол между лучом и нормалью к зеркалам.
Пройди через объектив выходного коллиматора, когерентные волны интерферируют в его фокальной плоскости F
и образуют пространств, интерференц. картину в виде колец равного
наклона (рис. 2). Распределение интенсивности (освещённости) в
интерференц. картине описывается выражением I=tкВТs/f22, где В - яркость источника, tк - коэф. пропускания объективов коллиматоров, s - площадь сечения осевого параллельного пучка, f2 - фокусное расстояние объектива выходного коллиматора, Т - функция пропускания И. Ф.- П.
Рис. 2. Структура интерференционных полос в фокальной плоскости выходного коллиматора.
h=2(Цr)/(1-r), t, r и a - соответственно коэф. пропуощения зеркал, причём t+r+а=1. функция пропускания Т,
а следовательно, и распределения интенсивности имеет осциллирующий
характер с резкими максимумами интенсивности (рис. 3), положение к-рых
определяется из условия Dмакс=2dncosqмакс=bml, где m (целое число) - порядок спектра, l - длина волны. Посредине между соседними максимумами функция Т имеет минимумы Tмин=[t/(1+r)]2.
Поскольку положение интерференц. максимумов зависит от угла q и равного
ему угла c выхода лучей из второй стеклянной пластинки, то интерференц.
картина имеет форму концентрич. колец (рис. 2), определяемых из условия qмакс=cмакс=const, локализованных в области геом. изображения входной диаграммы 
=Dвхf2/f1 (рис. 1). Радиус этих колец равен rm=
, откуда следует, что при m=const имеется однозначная зависимость между rm
и l и, следовательно, И. Ф.- П. производит пространств, разложение
излучения в спектр. Линейное расстояние между максимумами соседних колец
и ширина этих колец (рис. 3) уменьшаются с увеличением радиуса, т. е. с
увеличением rm интерференц. кольца становятся уже и сгущаются. Ширина колец Dr зависит также от коэф.
Рис. 3. Схема сечения интерференционной картины и её параметры; d0 - диаметр выходной диафрагмы D.
отражения r и уменьшается с увеличением r. Разность квадратов радиусов соседних колец r2m-r2m+a=f22l/d
линейно связана с длиной волны, и потому это соотношение используется
при определении разностей длин волн. Смещение максимумов пропускания И.
Ф.- П. с изменением длины волны определяется угловой дисперсией dc/dl= -(ltgc)-1, к-рая при малых углах (c№10-2рад) значительно превышает угл. дисперсию призменных и дифракц. спектрометров, что является
его преимуществом. Линейная дисперсия равна dr/dl№-f22(lr cos2c). Однако область дисперсии Dl=l2/2d cosc обычно очень мала, в этом недостаток И. Ф.- П. Спектральная ширина аппаратной функции И. Ф.- П. (интерференц. максимума) определяется выражением
, а теоретич. разрешающая способность
растёт с увеличением коэф. отражения r и расстояния между зеркалами d. Предел увеличения r определяется уменьшением Tмакс=[t/(t+а)]2 и дефектами изготовления плоскостей И. Ф.- П. Увеличение R0 за счёт увеличения d ведёт к уменьшению Dl. При фотогр. регистрации спектра фотопластинка устанавливается в фокальной плоскости F (рис. 1). При фотоэлектрич. регистрации в фокальной плоскости F на оптич. оси И. Ф.- П. обычно устанавливается круговая диафрагма, диаметр к-рой равен линейной ширине центр, максимума 
. При этом поток излучения, проходящий через диафрагму и падающий на приёмник излучения, равен Ф=3,4tфTмаксВs/Rи, где Rи - реальная разрешающая сила. Регистрация спектра производится плавным изменением d
или n. Светосила реального И. Ф.- П. в несколько сотен раз больше
светосилы дифракц. спектрометра при равной разрешающей способности, что
является его преимуществом. Т. к. И. Ф.- П., обладая высокой разрешающей
силой, имеет очень маленькую область дисперсии, то при работе с ним
необходима предварительная монохроматизация, чтобы ширина исследуемого
спектра была меньше Dl. Для этой цели применяют часто приборы скрещенной
дисперсии, сочетая И. Ф.- П. с призменным или дифракц. спектрографом
так, чтобы направления дисперсий И. Ф.- П. и спектрографа были взаимно
перпендикулярны. Иногда для увеличения области дисперсии используют
систему из двух поставленных друг за другом И. Ф.- П. с разл. величиной
расстояния d, так чтобы их отношение d1/d2
равнялось целому числу. Тогда область дисперсии Dl определяется более
"топким" И. Ф.- П., а разрешающая сила - более "толстым". При установке
двух одинаковых И. Ф.- П. увеличивается разрешающая сила и повышается
контраст интерференционной картины.
И. Ф.- П. широко применяются в УФ-, видимой п ИК-областях спектра при
исследовании тонкой и сверхтонкой структуры спектральных линий (см. Атомные спектры ),для исследования медовой структуры излучения лазеров и т. п. И. Ф.- П. также используется как резонатор в лазерах.
В. П. Малышев
|
|
 |
