Interferómetro Fabry-Perot

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Un 'etalon' Fabry-Pérot

No campo da óptica, un interferómetro Fabry-Pérot consiste nun instrumento –un interferómetro- feito cunha lámina transparente con dúas superficies reflectantes (tamén chamado etalon), ou no seu lugar dous espellos paralelos altamente reflectantes.

O seu espectro de transmisión como función da longura de onda exhibe picos de gran transmisión correspondentes ás resonancias da cavidade Fabry-Perot. Leva o nome en honor a Charles Fabry e Alfred Pérot, os primeiros en caracterizar o fenómeno interferencial no que se basea.

A súa función de transmisión procede da interferencia entre as reflexións múltiples de lus entre dúas superficies reflectantes. Que os múltiples feixes reflectidos estean en fase e se teña interferencia construtiva e por tanto tamén unha alta transmisión á saída do interferómetro; depende da longura de onda da luz, do ángulo de refracción (θ) na lámina, do espesor (l) e do índice de refracción do material entre as superficies reflectantes (n). Así a diferenza de fase entre feixes procedentes de reflexións sucesivas ven dada por:

\delta = \left( \frac{2 \pi}{\lambda} \right) 2 n l \cos\theta,

onde o factor 2nl cosθ corresponde á longura de camiño óptico nunha dobre travesía do feixe na lámina.

E deste xeito, se ambas as dúas superficies teñen un coeficiente de reflexión R, a función de transmisión da cavidade ven dada pola expresión:

T_e = \left[ 1 + \frac{4R}{ (1-R)^2} \sin^2 \left( \frac{\delta}{2} \right) \right]^{-1}

E daquela terase un máximo de transmisión (Te = 1) cando a diferenza de camiño óptico entre feixes transmitidos sexa un múltiplo enteiro da longura de onda. Na ausencia de absorción, a reflectividade é complementaria da transmisión, de xeito que Te + Re = 1. E así a reflectividade máxima será:

R_{max} = \frac {4R}{(1+R)^2}

E que ocorre cando a diferenza de camiño é un múltiplo semienteiro da longura de onda.

Función de transmisión do interferómetro F-P

A separación en longuras de onda entre picos de transmisión adxacentes é o que se denomina rango espectral libre (FSR –Free Spectral Range) da cavidade F-P ( ), e ven dada por:

\Delta\lambda = \frac{ \lambda_0^2}{2nl \cos\theta }

onde λ0 é a longura de onda central do pico de transmisión imediato. O FSR está relacionado coa anchura a media altura (FWHM), anchura espectral dunha banda de transmisión calquera, por unha cantidade coñecida coma a finura (F ou α):

 \mathcal{F} = \frac{\Delta\lambda}{\delta\lambda} \approx \frac{\pi R^{1/2} }{(1-R)}

Sendo válida a expresión aproximada para valores de R>0.5. Interferómetros F-P cun valor alto da finura amosan picos de transmisión máis estreitos e cuns valores mínimos de coeficientes de transmisión inferiores. A principal diferenza entre o esquema de interferómetro F-P que emprega unha lámina e o que simplesmente emprega dous espellos, áchase no feito de como sintonizar os picos de transmisión e escoller a longura de onda na que se producen. Se no primeiro caso o que se fai é rotar a lámina respecto do feixe, aproveitando as propiedades refractivas do medio, no caso de empregar espellos o que se fai é simplemente modificar a distanza entre eles.

En canto ás aplicacións que atopan estes instrumentos achamos as comunicacións ópticas, a espectroscopía, o deseño e fabricación do láser (os F-P constitúen por si propios un tipo de cavidade resoante na que situar un medio activo), e tamén na astronomía.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]