Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.

Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов, либо для определения качества обработки поверхности, либо для определения показателей преломления с очень высокой степенью точности. Для этих целей применяются интерферометры –оптические измерительные приборы, основанные на

 

интерференции света. Они позволяют с высокой степенью точности измерять линейные и угловые расстояния, малые разности показателей преломления, исследовать структуру спектральных линий и т.п.

Среди спектральных аппаратов можно назвать интерферометр или эталон Фабри-Перо. С его помощью исследуется структура спектральных линий. Он дает полосы равного наклона.

Он состоит из двух стеклянных или кварцевых пластинок, между которыми -обычно находится воздух. Плоские поверхности пластинок, обращенные друг к другу, тщательно отшлифованы и покрыты высокоотражающими слоями (серебро, алюминий, многослойные диэлектрические покрытия). Отражательная способность зеркальных поверхностей пластинок при металлическом покрытии может быть доведена до 95%, а при диэлектрических – до 98%. Параллельность зеркальных поверхностей достигается с помощью распорного кольца из инвара или плавленого кварца, помещаемого между пластинками. Кольцо снабжено тремя выступами с каждой стороны, к которым пластинки прижимаются при помощи трех пружин. Выступы подшлифованы так, что поверхности устанавливаются параллельно друг другу. Интерферометр, в котором используются распорные кольца, наз. эталоном Ф.-П. Располагая набором эталонов с кольцами разной толщины, можно производить измерения при различных расстояниях между зеркальными поверхностями. Наружные поверхности пластинок обычно образуют небольшие углы с внутренними, чтобы отраженный от них светлый блик не мешал наблюдению основной интерференционной картины. Т.о. интерферометр Ф.-П. Можно рассматривать как плоскопараллельную воздушную пластинку, на которой происходят многократные отражения световых лучей и последующая интерференция их.

Интерференционная картина состоит из концентрических колец равного наклона. Интерференционные максимумы тем уже, чем больше отражательная способность зеркальных поверхностей пластинок. Расстояние между зеркалами обычно составляет 1-100 мм, а в специальных эталонах доходит до 1 м. Поэтому порядки интерференции очень высоки (при h=5мм ). Ввиду малости угла условие главного интерференционного максимума можно записать в виде . Отсюда угловая дисперсия интерферометра Ф.-П.

Преимущества: 1. При рабочих условиях (рад) угловая дисперсия инт. Ф.-П. значительно превышает дисперсию других спектральных аппаратов.

Большая светосила, поэтому он получил большое распространение. Принцип инт. Ф.-П. был использован также в объемных резонаторах оптических квантовых генераторов.

В данном приборе интерферирующие пучки образуются в результате отражений света. Получаемый в нем спектр определенного порядка есть не что иное, как интерференционная полоса равного наклона. Дисперсионная область определяется общей формулой. Для интерферометра Ф.-П. порядок спектра m можно вычислить по формуле , где h-расстояние между отражающими поверхностями интерферометра. В нем интерферируют пучки, интенсивность которых медленно убывает с возрастанием номера пучка. Если бы число пучков было бесконечно, то спектр содержал бы только одни главные максимумы и никаких добавочных. Т.о. критерий Рэлея теряет смысл. Есть другой критерий, который для разрешающей способности инт. Ф.-П. приводит к формуле . Роль числа интерферирующих пучков N играет величина , практически равная , т.е. убывание интенсивности эквивалентно ограничению числа эффективно действующих пучков без учета их ослабления. Число таких пучков пропорционально .