Интерферометр Фабри— Перо спектральная

Ниже рассмотрены основные характеристики интерферометра Фабри—Перо как спектрального прибора. [c.79]

Разрешающая способность. Интерферометр Фабри—Перо достаточно надежно разрешает две близкие спектральные компоненты, расстояние между которыми равно аппаратной ширине интерференционного максимума 6у. Эту величину и принимают в качестве предела разрешения интерферометра. Используя (2.47), для величины бv можно получить выражение [c.80]

Для изучения спектрального состава лазерного излучения применяется интерферометр Фабри—Перо 15 с расстоянием между зеркалами 15 см. Коэффициент отражения диэлектрических зеркал интерферометра составляет 97%. Фотографирование интерференционной картины осуществляют с помощью камеры 17 типа [c.306]

В Р. д. используются элементы с угл. дисперсией (дифракционные решётки, спектральные призмы) йли амплитудной селекцией спектра (интерферометры Фабри — Перо, резонансные отражатели и др.). В резонаторах, содержащих элементы с угл. дисперсией, эфф. полоса пропускания зависит от геометрии резонатора и расходимости генерируемого излучения и с Хорошей точностью оценивается ф-лой [c.318]

В настоящее время интерферометр Фабри —Перо (ИФП) широко используется при решении как фундаментальных, так и прикладных задач в областях спектроскопии, квантовой электроники, астрофизики, газодинамики, космических и термоядерных исследований, метрологии и спектрального анализа. Он позволяет получать ценную информацию при изучении атомов и молекул, плазмы, газообразных, жидких и твердых тел. Приборы и установки с ИФП, в том числе лазерные, выпускаются отечественной промышленностью и фирмами ведущих зарубежных государств. Появление новых и развитие старых областей применения, создание лазеров поставило спектроскопистов перед необходимостью развития теории, методов и практики использования реального ИФП. [c.3]

Изобретенный в 1897 г. многолучевой интерферометр Фабри-Перо в настоящее время является одним из самых распространенных спектральных приборов. Трудно найти область физического эксперимента, в которой не использовались бы те или иные методы и Приборы многолучевой интерференционной техники. [c.5]

В лазерной спектроскопии представляют интерес три основных типа приборов, измеряющих длины волн призменный спектрограф, предназначенный для фоторегистрации дифракционный монохроматор с регулируемыми входной и выходной щелями, снабженный набором фотоприемников и решеток для перекрытия спектрального диапазона от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области, и, наконец, интерферометр Фабри—Перо, в котором чаще всего применяется пьезоэлектрическое сканирование с набором зеркал и приемников для ближней ультрафиолетовой и дальней инфракрасной области спектра. Ниже мы рассмотрим основные особенности таких приборов. [c.334]

В качестве эталона длин волн пользуются и полосами Эд-сона — Батлера [72]. Если пучок белого света проходит через интерферометр Фабри — Перо с расстоянием между зеркалами L, то, после того как свет проходит через спектроскоп, разрешается набор широких интерференционных полос, отделенных друг от друга спектральным интервалом (1/2L). Шкала, образованная такими полосами, калибруется по какой-нибудь стандартной линии. [c.354]

Для решения задач, связанных с изучением спектров, требуется применение спектральных приборов с высоким пределом разрешения. К числу таких приборов относятся большие дифракционные решетки, эшелон Майкельсона, интерферометр Фабри — Перо и др. [c.46]

Интерферометр Фабри—Перо применяется в метрологии для сравнения длины волны излучения эталонного источника с длинами волн других спектральных линий. [c.264]

Сравнивая (6.57) с (6.55) видим, что резкость Р играет роль эффективного числа пучков в интерферометре Фабри — Перо такое число пучков равной интенсивности обеспечивает ту же разрешающую способность, что и бесконечная последовательность пучков убывающей интенсивности. При / = 0,9 эффективное число пучков 30. Порядок интерференции т для центра системы колец равен т = 2к/к. При толщине Л 1 см для 31=500 нм /п 4-10 и теоретическая разрешающая сила превышает 1 млн. Увеличивая толщину Л, можно добиться еще больших значений К/дК, но это приведет к пропорциональному уменьшению свободной области дисперсии Ак = к/т = к /(2к), что целесообразно лишь при исследовании очень узких спектральных линий. [c.326]

Основой оптич. схем С. п. этой группы является диспергирующий элемент дифракционная решётка, зше-летт, эшелле, интерферометр Фабри — Перо, спектральная призма), обладающий угловой дисперсией Дф/ДЯ, что позволяет развернуть в фокальной плоскости изображения входной щели в излучении разных к (рис. 3). Для объективов Oj и обычно используются зеркала, не обладающие хроматич. аберрациями (в отличие от линзовых систем). Если в фокальной плоскости установлена одна выходная щель, схема С. п. представляет собой схему монохроматора, если неск. щелей,— полихроматора, если фоточувствит. слой или глаз,— спектрографа или спектроскопа. [c.612]

Интервал длин волн АХ, определяемый формулой АХ = Х 21, называется областью свободной дисперсии интерферометра Фабри— Перо. При I = 0,5 см, X = 5-10 см допустимая тиирина АХ = = 0,25 А. При дальнейшем увеличении I область свобод[юй дисперсии становится еще меньше. Именно поэтому интерферометр Фабри— Перо чаще всего используется для исследования контура спектральных линий. [c.116]

Интерферометр Фабри — Перо применяется при исследовании тонкой структуры спектральных линий, выделенных более грубыми спектральными приборами. Широко применяемые в последнее время так называемые 1[нтерференционные фильтры, способные пропускать свет в определенной области длин волн, устроены по принципу действия интерферометра Фабри — Перо с очень малым расстоянием I между пластинками. [c.116]

Оценка А/, при выбранных выше значениях (I = 0,5 см X = 5 10" см) приводит к допустимой ширине структуры, примерно равной 0,25А. При больишх значениях I область свободной дисперсии А/, становится еще меньше. Это значит, что интерферометр Фабри—Перо следует использовать лишь для иссл дования контуров спектральных линий, выделенных каким-либо более грубым спектральным прибором. [c.247]

Оценим дисперсию интерферометра Фабри—Перо, так как он чаще всего используется для разложения сложной спектральной линии на ее компоненты. Для вычисления dip/й/. (т. е. ) воспользуемся полученным в tj 5.7 основным условием возникновения максимума интенсивности в проходящем свете (5.62) 2/ os(p = Ы. Дифференцируя его, получаем — 2/81пфс1ф = mdl и [c.317]

Наибольшие значения разности хода имеют место при голографировании трехмерных объектов, когда Ь практически совпадает с размерами объекта. Если, следовательно, последние составляют несколько десятков см, то Av не может превышать 0,01 см . Для сравнения укажем, что ширины спектральных линий в газоразрядных источниках света, как правило, находятся в пределах 0,1 — 1 см , и поэтому их применение в голографии предполагает дополнительную монохроматпзацию с помощью спектральных приборов с высокой разрешающей силой типа интерферометра Фабри —Перо (см. 30, 50). [c.260]

Исследование сверхтошсой структуры и изотопического сдвига в оптических спектрах требует применения спектральных приборов высокой разрешающей силы, таких, как интерферометр Фабри— Перо, а также специальных источников света, дающих узкие линии. Важное место среди них занимают разрядные трубки с охлаждаемым полым катодом. В этих трубках, особенно при охлаждении катода жидким азотом, достигается существенное снижение доплеровской ширины линий (см. задачу 17, 1). [c.72]

Оптическая схема установки. В настоящей работе в качестве монохроматора используют стеклянный трехпризменный спектрограф ИСП-51. Применена внешняя (по отношению к спектрографу) установка интерферометра. Оптическая схема установки изображена на рис. 31. Излучение полого катода 1 с помощью кон-денсорной линзы 2 с /=20 см направляют на интерферометр Фабри—Перо 3. Объектив 4 с [=30 см проектирует интерференционные кольца на щель спектрографа 5. В фокальной плоскости его камеры получают интерференционные изображения спектральных линий источника света. [c.83]

Упражнение 2. Исследование условий возбуждения спектральных линий в полом катоде. Интерферометр Фабри—Перо и про-ектируюший объектив удалите с оптического рельса. При помощи конденсорной линзы получите равномерное освещение щели при отсутствии виньетирования (см. задачу 1). Щирину щели установите равной 20 мкм. Сфотографируйте спектр испускания полого катода через ступенчатый ослабитель. [c.85]

Формулы (5.64) и (5.65) относятся к случаю квадратичного штарк-эффекта, когда электрические микрополя в плазме недостаточно сильны, и энергия взаимодействия атома с полем много меньше энергии тонкого расщепления уровней. Уширение и сдвиг линий в этом случае невелики, и для их наблюдения необходимо использовать спектральные приборы высокой разрешающей силы (например, интерферометр Фабри-Перо). Кроме того, теоретические данные для линий с квадратичным штарк-эффектом нельзя считать достаточно точными. Во всяком случае надежную величину концентрации электронов можно получить, лишь усредняя результаты определения Уе по нескольким линиям данного элемента. [c.271]

Простейшей моделью, описывающей спектральные свойства одномерного О, р., является идеальный интерферометр Фабри — Перо, состоящий из двух бесконечно проводящих плоскостей, между к-рыми, последовательно отражаясь, мечется плоская эл.-магн. волна. Как и н случае струны с жёстко закреплёнными концами, в такой системе возможны собственные (нормальные) синусоидальные [ ехр(1ю, 1)] колебания (моды) с частотами ю = лсп/1, где 1 — расстояние между отражателями (при заполнении средой с проницаемостями и 1 надо заменять спас/]/ е х) = 1,2, 3,...— число полуволн /2 = 1/п, ук.чадывающихся [c.395]

При огвещении интерферометра импульсом длительностью устанавливается интерференционная картина, практически аналогичная таковой для непрерывного излучения. В противоположном случае Та<.Ха<.МТа) резкость интерференционной картины уменьшается соответствующие расчеты для интерферометра Фабри — Перо содержатся в [48—50, 69]. При этом из спектральных измерений может быть получена, в принципе, информация о длительности импульса. Когда Toимпульсу амплитудой — интерференция импульсов отсутствует. [c.56]

Идеальному ИФП посвящена достаточно обширная литература. Среди наиболее известных работ следует назвать книги С. Э. Фриша С. Толанского А. Н. Зайделя, Г. В. Островской и Ю. И. Островского Ф. А. Королева К. И. Тарасова А. Н. Зайделя, Н. И. Калитевского, Л. В. Липиса и М. П. Чайки И. В. Скокова И. М. Нагибиной и других авторов. Однако в литературе изложение основывается на теории идеального интерферометра (иногда с некоторыми поправками, для частных случаев, на неидеальность). Теория неидеального интерферометра в когерентном свете, необходимая при лазерных исследованиях, нигде не изложена. Также отсутствует в изданных книгах теория, описывающая поведение интерферометра при совместном воздействии на него ряда причин, приводящих К отклонению ИФП от идеального. Затрудняет при решении Прикладных вопросов отсутствие методов расчета фотоэлектрических установок с неидеальным интерферометром Фабри,— Перо. Нет сведений о специфике работы с нестабилизированным интерферометром и о методах его стабилизации. Отсутствуют способы извлечения с неидеальным ИФП информации о собственном контуре спектральной линии и, тем более, о контурах ее составляющих. Не рассматривается проблема определения с [c.3]

Приведенные ниже таблицы позволяют построить аппаратный контур (АК) реального интерферометра Фабри — Перо (ИФП), АК. установки с реальным ИФП и наблюдаемый с ней контур спектральной линии (НК). Собственный контур (СК) спектральной линии предполагается фойхтовским. С некоторых случаях с помощью таблиц П6 и П7 можно определить параг метры дисперсионной и гауссовских составляющих фойхтовского собственного контура спектральной линии. Используя данные, помещенные в семи таблицах, можно построить АК и НК для приведенных ниже случаев. [c.141]

Основной сферой Применения многолучевых интерферометров Фабри-Перо является спектроскопия высокой разрешающей силы [61, 117, НО]. Свойство Интерферометра разрешать очень близко расположенные друг к другу линии источника позволяет успешно исследовать сверхтонкую структуру спектральных линий, обусловленную наличием у атомного ядра механического и магнитного моментов, свойства атомного ядра по изотопическому сдвигу спектральньгх линий, вызванному движенйем ядра и электрона вокруг общего центра тяжести, влияние внешних электрических полей на тонкую структуру линии и т. д. Наряду с этим интерференционные спектроскопы Фабри-Перо широко применяются для определения температуры в плазме, пламенах, газах, для измерения скорости течений по допплеровскому уширению, для изучения спектров поглощения и т. д. [c.5]

Необходимо заботиться о том, чтобы ошибок не вызывали интерференционные эффекты, которые часто возникают в результате многократного отражения между почти параллельными поверхностями или внутри оптических пластин. Возможность ошибки возрастает при измерениях вне видимого спектрального диапазона, ибо здесь глаз не в состоянии помочь выявить экспериментальные аномалии. Типичный пример экспериментальной ситуации, при которой возможны ошибки, — измерения мош,ности в инфракрасном диапазоне Для измерения средней мощности пользуются радиационными термостолбиками, которые мало чувствительны к длине волны (см. гл. 4). Такие термостолбики обычно содержат много термоспаев, и при их градуировке должна измеряться средняя мош,ность плоской волны. Результаты можно однозначно интерпретировать только тогда, когда измеряемый пучок однороден. Допустим, что нам нужно измерить мощность непрерывно работающего инфракрасного лазера, величина которой превышает предельную мощность, допустимую для термостолбика. Мы должны применить ослабитель, чтобы уменьшить интенсивность пучка до подходящей величины. Ослабитель можно поместить либо прямо перед термостолбиком, либо около лазера. Обычно термостолбик ставят на расстоянии 3—15 м от лазера, с тем чтобы пятно пучка равномерно освещало его апертуру. Если же ослабитель высокого качества находится около лазера, то он может образовать интерферометр Фабри — Перо и создать в пучке интерференционные полосы. Тогда термостолбик будет освещаться волновым фронтом с периодической структурой и в результате при измерениях могут возникнуть серьезные ошибки (8 1). Во избежание этого ослабитель обычно помещают около термостолбика. [c.32]

Можно сделать неправильный вывод, что интерферометр Фабри—Перо — самый лучший прибор для лазерной спектроскопии, хотя бы потому, что в спектроскопии высокого разрешения, т. е. в спектроскопии газовых лазеров, он — единственный прибор, обеспечивающий необходимое разрешение. Но при быстрых спектральных наблюдениях лучше всего пользоваться призменным спектрометром. А для точных измерений длин волн больше всего подходит метровый монохроматор Черни—Тернера с плоской дифракционной решеткой. Он особенно выгоден тогда, когда требуется разрешить вранхательные линии в излучении инфракрасных молекулярных лазеров. [c.334]

Недавно в литературе был описан интерферометр Конна, который представляет собой сканируюш,ий интерферометр Фабри— Перо со сферическими зеркалами [22]. Этот прибор особенно удобен для измерений спектра лазера, поскольку входное излучение должно быть согласовано с интерферометром в отношении размеров пучка и кривизны волнового фронта. Была получена спектральная разрешающая способность, равная 3 10 на длине волны 1 мк при расстоянии между зеркалами 50 см и коэффициенте отражения зеркал 99%. Это соответствует М й-нимально разрешимой полосе в 1 Мгц. [c.389]

Сначала детально рассмотрим принципы действия, основные характеристики и области применения спектральных приборов с одномерной дпсперспей — призменных и дифракционных, а затем (в гл. 6) — приборов с двумерной дисперсией — интерферометров Фабри — Перо, обращая особое внимапие па выбор параметров спектрального прибора и условий измереппя. позволяющих получить с тем или иным прибором максимальную информацию об исследуемом спектре. [c.19]

Высокая разрешающая способность достигается как в интерферометрах Фабри—Перо и Майкельсона (порядка 10 ), так и в дифракционных решетках (порядка 10 ) й в других интерферометрах. Однако такая высокая разрешающая способность в них достигается за счет различных факторор. В интерферометре Фабри—Перо и Майкельсона она достигается за счет высоких порядков интерференции (порядка 10 ) при сравнительно небольшом числе интерферирующих лучей (несколько десятков в интерферометре Фабри—Перо и два луча в интерферометре Майкельсона), а в дифракционной решетке — за счет большого числа интерферирующих лучей (порядка 10 ) при малом порядке интерференции (несколько единиц). Благодаря этому дисперсионная область очень мала у интерферометра Фабри —Перо (порядка 10" нм) и интерферометра Майкельсона (порядка 10 нм) и очень велика у дифракционной решетки (порядка 10 нм). Поэтому если исследуемое излучение имеет большую дисперсионную область, а его необходимо исследовать с помощью приборов высокого разрешения с малой дисперсионной областью, то приходится комбинировать Между qoбoй различные спектральные аппараты. При этом пб лучаются одновременно и широкая дисперсионная область и большое разрешение. [c.231]

Спектральные аппарать должны обеспечивать возможность работы со слабыми интенсивностями исследуемого излучения. В этом отношении интерферометр Фабри—Перо существенно превосходит дифракционную решетку, особенно если пользоваться фотоэлектрической регистрацией в схеме сканирующего интерферометра Фабри—Перо. Разрешающая способность в Фурье-спектроскопии определяется максимальной разностью хода, которая может быть обеспечена механизмом подвижного зеркал , и достигает больших значений. [c.231]

Обратить внимание на различие спектральных приборов по параметру — это сделать лишь первый шаг. увеличение светосилы на два порядка при переходе от классического монохроматора с дифракционной решеткой к сисаму, говорят обычно, связано с использованием в сисаме интерференции. Эти же слова относятся и к интерферометру Фабри—Перо, и к фурье-снектрометру. Объясняют ли они причины увеличения геометрического фактора И да, и нет нет, если обращать внимание только на переход к использованию интерферометров в качестве диспергирующего устройства да, если более внимательно разобраться в тех процессах, которые наблюдаются в интерферометрах. [c.118]

Для выяснения возможностей интерферометра Фабри — Перо как спектрального прибора поступают следующим образом. Предполагают, что спектра.пьные линии бесконечно узкие, и рассматривают вопрос о том, как будет меняться интерференционная картииа, если длина волны монохроматического света меняется па небольшую величину от I до или волновое число из- [c.197]

Из изложенного вьппе следует, что для повышения разрешаю-ш,ей способности многолучевого интерферометра необходимо увеличивать его размеры и в случае интерферометра Фабри — Перо расстояние между его зеркальными поверхностями. Однако при этом СИЛЬНО уменьшается область дисперсии, что при исследовании СЛОЖНЫХ спектров очень затрудняет работу. Поэтому при решении ряда задач по исследованию сверхтонкой структуры спектральных линий применяют сложные интерферометры тина мультиплексов, которые представляют собой два последовательно установленных интерферометра Фабри — Перо ). [c.203]

В результате ограниченно разрешающей способности интерферометра полученное распределение интенсивности, как уже упоминалось ранее, не является истинным распределением интенсивности в источнике света. Чтобы получить истинное распределение, необходимо внести поправки в экспериментально иолученное раснределение это возможно, если известно аппаратурное распределение интенсивности. Поскольку каждый спектральный прибор имеет свою аппаратную функцию, то на практике в зависимости от решаед1ых задач ее учет может быть более или менее актуальным и производится по-разному. Ниже речь будет идти лишь об интерферометре Фабри—Перо. [c.218]

Пусть интерферометр Фабри—Перо сочленен со спектрографом. Если источник имеет непрерывное распределение энергии, то при достаточно узкой щели на выходе спектрографа наблюдается снектр, состоящий из ярких узких интерференционных полос. Такое распределение интенсивности получило название канализированного спектра. Его образование становится ясным, если принять во внимание, что сплошной спектр состоит из непрерывного континуума бесконечно узких монохроматических линий. Каждая из этих линий будет давать обычную интерференционную картину. Вдоль любой спектральной линии располагаются по обычнолху закону максимумы и минимумы. [c.219]

Для малых углов падения os0 l и SK= / 2h). Спектральный интервал, занимаемый исследуемым излучением, не должен превышать этой величины, чтобы максимумы соседних порядков от отдельных монохроматических компонент излучения не перекрывались. По этой причине интервал АЯ. называют свободной областью дисперсии или постоянной интерферометра. В 6.6 показано, что с увеличением расстояния h между пластинами возрастает разрешающая сила прибора, характеризующая способность разделять две близкие по длине волны монохроматические спектральные линии. Однако из (5.81) видно, что увеличение h сопровождается уменьшением области дисперсии SK = l / 2h). При типичных значениях (ft = 5 мм Я. = 0,5 мкм) ДЯ. составляет менее 0,03 нм. Это значит, что при работе с интерферометром Фабри—Перо требуется (за очень редким исключением) дополнительный более грубый спектральный прибор для выделения в излучении источника спектрального интервала, не превосходящего дисперсионной области интерферометра. В простейшем случае может быть применен фильтр, но чаще интерферометр скрещивают с призменным или дифракционным (см. 6.6) спектральным прибором. Можно, например, спроецировать интерференционные кольца на плоскость щели спектрографа так, чтобы центр картины совпал с серединой щели. Когда исследуемый спектр состоит из отдельных линий, изображения щели в свете этих линий, получающиеся в соответствующих местах фокальной плоскости спектрографа, оказываются пересеченными поперечными дугами, представляющими участки колец (рис. 5.31). Таким образом можно изучать структуру спектральных линий, состоящих из нескольких близко расположенных компонент, так как каждая из компонент образует свою систему интерференционных колец. Измеряя на спектрограмме, какую долю от расстояния ДЯ. между дугами колец соседних порядков составляет расстояние между дугами расщепившихся колец, можно определить спектральные интервалы между компонентами линии, структура которой не разрешается спектрографом. Измерения обычно производят на втором или третьем от центра кольце, где дисперсия еще достаточно велика, но изменяется не столь быстро, как в центре интерференционной картины. [c.263]

Как показывает формула (6.55), разрешающая способность спектрального прибора равна произведению порядка интерференции т на число N интерферирующих световых пучков. Высокая разрешающая сила хороших дифракционных решеток достигается за счет бЬльших значений общего числа штрихов N при низких порядках интерференции (т=, 2, 3). В интерференционных спектральных приборах, наоборот, число пучков сравнительно невелико (Ы 30 для интерферометра Фабри — Перо, N = 2 для интерферометра Майкельсона), а большое разрешение достигается за счет высоких порядков интерференции т. [c.325]

Для реализации дисперсионного резонатора в настоя-нхее время используется широкий класс спектральных селекторов. Среди них отметим интерференционные, работающие на пропускание интерферометр Фабри — Перо и фильтр Лио. Свойства интерферометра рассмотрены в 19. Фильтр же Лио работает на основе интерференции поляризованных лучей. Он состоит из двулучепреломля-ющего кристалла 1 и поляризаторов 2 (рис. 21.3). Оптическая ось кристалла 1 расположена под углом к плоскости поляризации, задаваемой поляризаторами 2. В результате волна, прошедшая через кристалл, расщепляется на [c.199]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...