杜鵑

[拼音]:Fabuli-Poluo gansheyi

[英文]:Fabry-Perot interferometer

這是C.法布里和A.珀羅於1897年所發明的一種能實現多光束干涉的儀器。由於它所產生的干涉條紋非常細銳,一直是長度計量和研究光譜超精細結構的有效工具;它還是鐳射共振腔的基本構型,其理論也是研究干涉濾光片的基礎。在光學中一直起著重要的作用。

法布里- 珀羅干涉儀由平行放置的兩塊平面玻璃板或石英板P1、P2組成(圖1)。在兩塊相對的平面上鍍有高反射率的膜層,鍍膜表面的平整度要在 1/20至1/100波長範圍之內。這兩個高反射率表面之間的空氣層就是藉以產生多光束干涉的平行平面板。為消除兩平板相背平面上的反射光的干擾,每塊板都不是平行平面板,而是使兩面有一很小的楔角。最初把干涉儀中的一塊平面板固定不動而使另一塊可以平移。機械上嚴格保證可移平面板的自身平移是比較困難的,現大多是把兩高反射面的間隔用熱膨脹係數很小的殷鋼環固定下來。這種間隔固定的法布里- 珀羅干涉儀通常稱作法布里-珀羅標準具。也常用一塊平行平板玻璃(或石英)兩面鍍膜做成標準具。

圖1表示光在兩塊高反射平面間進行多次反射的情形。自擴充套件光源上任一點發出的一束光,射在兩高反射平面上後,光就在兩者之間多次往返反射,結果構成多束平行的透射光(1),(2),(3), …… 和多束平行的反射光 (1)′,(2)′,(3)′,……。在這兩組光中,相鄰光的位相差都相同,即位相差為

式中n和d分別為空氣層的折射率和厚度,i為光在反射面上的入射角,λ為光波波長。

由光的干涉可知,此時屬等傾干涉,透射光在無限遠或透鏡焦平面上所產生的干涉條紋的形狀為同宵a href='http://www.baiven.com/baike/221/243083.html' target='_blank' >腦病Ⅻ/p>

干涉圖樣的光強分佈也不難求得。由簡單的計算知,透過法布里-珀羅干涉儀的光在透鏡焦平面上所產生的光強分佈為式

所表示,式中Io為入射光強,R為反射面的反射率。

圖2表示對不同的R值IT/Io與位相差 δ的關係。由圖可見,反射面的反射率越高,由透射光所得的干涉亮條紋就越細銳。圖中,根據透射光和反射光的互補關係,也表示出反射光在透鏡焦平面上所生干涉條紋的光強分佈。

圖3即為透過法布里-珀羅干涉儀的光在透鏡焦平面上所生干涉圖樣的照片。

表徵法布里- 珀羅標準具的兩個重要參量如下:

自由光譜範圍

這是指用給定標準具所能研究的最大光譜範圍δλ,可表示為

在給定d的標準具中,若入射光的波長在λ到λ+δλ的波長範圍以內,則所生干涉環不重疊。因此δλ就是用給定標準具研究波長在 λ附近的光譜結構時所能研究的最大光譜範圍,δλ稱為標準具常數或標準具的自由光譜範圍。

分辨本領

表徵標準具特性的另一個重要參量是它所能分辨的最小波長差Δλ,就是說,當波長差小於這個值時,兩組條紋不再能分辨開。常稱Δλ為分辨極限,而把

稱作分辨本領。

分辨本領可由下式表示

其中k為干涉級次,Ne為有效的等強幹涉光束的數目。

Ne與反射面反射率R有下列關係

因此R越大,分辨本領就越高。一般取R在90%以上。

k與間隔d有關,即

2nd=kλ,因此,d越大,分辨本領越高。但考慮到d對自由光譜範圍的影響,所以在實際應用中,應針對所研究的具體問題,合理地選擇標準具的間隔d。

在用法布里- 珀羅標準具研究光譜線的超精細結構時,常把它和光譜儀聯用,如圖4所示。