Интерферометр Фабри - Перо. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Интерферометр Фабри - Перо

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=t_кВТs/f₂², где В - яркость источника, t_к - 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 D_макс=2dncosq_макс=bml, где m (целое число) - порядок спектра, l - длина волны. Посредине между соседними максимумами функция Т имеет минимумы T_мин=[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 q_макс=c_макс=const, локализованных в области геом. изображения входной диаграммы

=D_вхf₂/f₁ (рис. 1). Радиус этих колец равен r_m= , откуда следует, что при m=const имеется однозначная зависимость между r_m 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 r_m 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 r²_m-r²_m+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 d_c/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 T_макс=[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=3,4t_фT_максВs/R_и, где R_и - 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.

Литература по интерферометрам Фабри - Перо

Тарасов К. И., Спектральные приборы, 2 изд., Л., 1977;
Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И., Техника и практика спектроскопии, М., 1972;
Малышев В. И., Введение в экспериментальную спектроскопию, М., 1979;
Ландсберг Г. С. Оптика, 5 изд., М., 1976;
Захарьевский А. Н. Интерферометры, М., 1952;
Коломийцов Ю. В. Интерферометры, Л., 1976;
Крылов К. И., Прокопенко В. Т., Митрофанов А. С. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л., 1978.

В. П. Малышев

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира