法布里-珀罗干涉仪

✍ dations ◷ 2025-01-31 22:46:20 #法布里-珀罗干涉仪
在光学中,法布里-佩罗干涉仪(英文:Fabry–Pérot interferometer)是一种由两块平行的玻璃板组成的多光束干涉仪,其中两块玻璃板相对的内表面都具有高反射率。法布里-佩罗干涉仪也经常称作法布里-佩罗谐振腔、F-P腔或法-珀腔(英语:F-P Cavity),并且当两块玻璃板间用固定长度的空心间隔物来间隔固定时,它也被称作法布里-佩罗标准具或直接简称为标准具(来自法语étalon, 意为“测量规范”或“标准”),但这些术语在使用时并不严格区分。这一干涉仪的特性为,当入射光的频率满足其共振条件时,其透射频谱会出现很高的峰值,对应着很高的透射率。法布里-佩罗干涉仪这一名称来自法国物理学家夏尔·法布里和阿尔弗雷德·佩罗。法布里-佩罗干涉仪的共振特性和二项色性滤镜所利用的共振特性是相同的。实质上,二项色性滤镜是由很薄的法布里-佩罗干涉仪组连续排列得到的,从而在设计上它们有着相同的数学处理方法。法布里-佩罗干涉仪还被广泛应用在通信、激光和光谱学领域,它主要用于精确测量和控制光的频率和波长。当代工艺已经能够制造出非常精密且可调谐的法布里-佩罗干涉仪。对于法布里-珀罗标准具而言,其透射率随波长的显著变化是由于两块反射板之间多重反射光的干涉。当透射光为同相时它们有相长干涉,对应着标准具透射率的峰值;而当透射光反相时则对应着透射率的极小值。多重反射光彼此是否同相,取决于入射光的频率、光线在标准具内传播的折射角、标准具的厚度及其所用材料的折射率。法布里-珀罗标准具中,两束相邻的反射光之间的光程差 Δ L = 2 n ℓ cos ⁡ θ {displaystyle Delta L=2nell cos theta ,} ,在不考虑相移时的相位差为另外,内界面反射率都为 R {displaystyle R,} ,则标准具的透射率函数由下式给出其中 F = 4 R ( 1 − R ) 2 {displaystyle F={frac {4R}{(1-R)^{2}}}} 。当相邻两束光之间的光程差为波长的整数倍时,透射率函数有最大值1。在介质无吸光的情形下,标准具的反射率满足当 sin 2 ⁡ ( δ 2 ) = 1 {displaystyle sin ^{2}left({frac {delta }{2}}right)=1,} ,也就是光程差为波长的半奇数倍时透射率函数有最小值,此时对应着反射率的最大值在透射率函数上,两个相邻的透射峰值之间的波长间隔被称作标准具的自由光谱范围(FSR),它由下式给出:其中 λ 0 {displaystyle lambda _{0},} 是最近峰值的中心波长。用自由光谱范围除以透射率函数的半高宽(峰值高度一半时的透射峰宽度),得到的值称作精细度(Finesse):对于较高的反射比( R > 0.5 {displaystyle R>0.5,} ),精细度通常可近似为从这个公式可知反射比越高时标准具的精细度越高,对应其透射峰越锐利。此外标准具的品质因数 Q {displaystyle Q,} 等于谐振频率和半高宽的比值,因此精细度也正比于品质因数 Q {displaystyle Q,} ,这意味着精细度代表了谐振腔的耗散,精细度越高说明谐振腔的耗散越低。严格意义上的法布里-珀罗干涉仪与标准具的区别在于:干涉仪中两块玻璃板的间隔长度是可调的,从而能够控制不同波长的色光的透射率;并由于透射率还和入射光的倾角有关,通常干涉仪本身也是可旋转的。如前所述,对单色扩展光源,当相邻两束光之间的光程差为波长的整数倍时,透射率函数有最大值1,此时如在透射光的传播方向上垂直放置一透镜,则在其焦平面上会出现等倾干涉的亮条纹:通常当透镜光轴垂直于屏时,等倾干涉的条纹是一组同心圆,圆心对应着正入射透射光的焦点。此时由于是正入射, θ = 0 {displaystyle theta =0,} ,上面的 m {displaystyle m,} 有最大值 m 0 {displaystyle m_{0},} :一般情况下 m 0 {displaystyle m_{0},} 不是整数,如将其整数部分设为 m 1 {displaystyle m_{1},} ,小数部分设为 e {displaystyle e,} ,即 m 0 = m 1 + e {displaystyle m_{0}=m_{1}+e,} ,则从中心亮纹数起,外圈第 p {displaystyle p,} 个亮纹的角半径为从而圆条纹的直径 D p {displaystyle D_{p},} 满足其中 f {displaystyle f,} 是透镜焦距。

相关

  • 甲沟炎甲沟炎(英语:Paronychia),俗称“冻甲”、“指沟炎”,为甲床炎(Onychia)的一种。意指指甲周围组织,包括两侧的旁甲沟和底部近侧甲沟的发炎,一般症状为红、肿、痛,严重时会有化脓现象。
  • 经济发展经济发展是种随资本主义发展出现的累积过程。其基本要素除了包括经济成长所带来的总量产出与收入结构变化外,经济结构的变迁、人民生活品质提高与福利改善、社会政治体制的变
  • 维利奇卡盐矿维利奇卡盐矿(波兰语:Kopalnia soli Wieliczka)位于波兰克拉科夫附近,是一个从13世纪起就开采的盐矿,目前已基本停产。盐矿有327米深,超过287公里长。盐矿中有房间、礼拜堂、和地
  • 可计算性理论在计算机科学中,可计算性理论(Computability theory)作为计算理论的一个分支,研究在不同的计算模型下哪些算法问题能够被解决。相对应的,计算理论的另一块主要内容,计算复杂性理论
  • 乙型流感嗜血杆菌疫苗流感嗜血杆菌疫苗(Haemophilus influenzae type B vaccine)是一种用作预防流感嗜血杆菌(HIB)感染的疫苗 。在有将这疫苗纳入接种计划的国家,严重的流感嗜血杆菌感染率减少到10%以
  • 木薯木薯(学名:Manihot esculenta),又称树薯,是一种大戟科木薯属植物,原产于南美洲。木薯为灌木,有肉质长圆柱形块根;茎直立有乳汁,叶子互生,掌状3-9深裂,裂片披针形至长椭圆状披针形;顶生或
  • 功(英语:work),也叫机械功,是物理学中表示力对位移的累积的物理量,指从一种物理系统到另一种物理系统的能量转变,尤其是指通过使物体朝向力的方向移动的力的作用下能量的转移。与机
  • 丙酰辅酶A羧化酶丙酰辅酶A羧化酶是依赖生物素催化线粒体基质中的丙酰辅酶A羧化反应的酶,该反应的产物是(S)-甲基丙二酰辅酶A。人体表达下列两种丙酰辅酶A羧化酶同工酶:EC 1.1/2/3/4/5/6/7/8/9
  • 邻氨基苯甲酸邻氨基苯甲酸又称氨茴酸、2-氨基苯甲酸,化学式:C7H7NO2,是一个氨基芳香羧酸,室温下为白色晶体粉末,用作医药、染料、香料和农药的中间体。异构体为间氨基苯甲酸和对氨基苯甲酸。
  • FeFsub2/sub氟化亚铁,为铁的一种氟化物,其化学式为FeF2。氟化亚铁可以以无水形式或水合物态FeF2.4H2O(CAS 号 13940-89-1)存在。氟化亚铁具有TiO2金红石结构。