Optoelectronică

Optoelectronica. Lucrarea 1

INTERFEROMETRE OPTICE

1. Scopul lucrării

Scopul lucrării îl reprezintă cunoaşterea principiilor care guvernează funcţionarea a doua

interferometre cu aplicaţii diverse în domeniul optoelectronic, şi anume interferometrul Fabry-Perot

şi interferometrul Rayleigh.

2. Generalităţi privind interferometria

Interferometrele sunt instrumente optoelectronice în care cele două fascicule sunt complet

separate înainte de a se reuni. Se poate acţiona separat asupra fiecarui fascicol, ceea ce face ca

reglajele şi măsurătorile să fie mai uşor de efectuat. Se cunosc următoarele tipuri de interferometre:

a. interferometrul Rayleigh, utilizat, în special, pentru măsurarea diferenţei de drum optic;

b. interferometrul stelar Michelson, utilizat pentru măsurarea dimensiunilor unghiulare ale

surselor;

c. interferometrul Fizeau, utilizat pentru măsurarea standardelor de lungime;

d. interferometrul Michelson cu lama semitransparentă, utilizat în experienţa Michelson-

Morley, în studiul sistematic al structurii fine a liniilor spectrale şi în compararea directă a

lungimilor de undă a liniilor spectrale cu standardul de lungime;

e. interferometrul Twyman-Green (interferometrul Michelson modificat), utilizat pentru

măsuratori de lungimi şi pentru etalonare;

f. interferometrul Kösters, utilizat pentru etalonare;

g. interferometrul Jamin, utilizat pentru măsurarea diferenţei de drum optic cu o precizie mai

mare decat interferometrul Rayleigh;

h. interferometrul Sirks- Pringsheim, care este un interferometru Jamin perfecţionat; I.

interferometrul Mach-Zehnder, utilizat pentru măsurarea variaţiei indicilor de refracţie şi deci a

densităţii în fluxurile de gaze compresibile.

3. Cavitatea optică de tip Fabry-Perot

Interferenţa luminii include un şir de fenomene, care constau în faptul, că la suprapunerea

fasciculelor de lumină intensitatea rezultantă nu este egală cu suma intensităţilor fasciculelor

componente: în unele puncte ea este mai mare, în altele mai mică, adică apar regiuni alternative

luminoase şi întunecate - franje de interferenţă. Interferenţa undelor de aceeaşi frecvenţă are loc

numai atunci când ele sunt coerente, adică când diferenţa de fază dintre undele monocrome rămâne

constantă pe o perioadă de timp suficientă pentru observaţii.

Franjele produse prin suprapunerea undelor provenite de la un număr finit de surse coerente

discrete poartă numele, în mod uzual, de franje de interferenţă, iar franjele produse prin

suprapunerea undelor provenite de la o sursă distribuită continuu sunt denumite franje de difracţie.

Astfel, se spune că avem franje de interferenţă pentru două surse cuasipunctuale, franje de difracţie

pentru o sursa de dimensiuni finite (foarte mari în comparaţie cu lungimea de undă a radiaţiilor care

se suprapun) şi franje de interferenţă şi de difracţie combinate pentru două surse de dimensiuni

finite.

2

Lumina emisă de sursele obişnuite nu prezintă unde coerente. Pentru a putea observa

interferenţa lumina unei surse se divizează în două (sau mai multe) fascicule, care apoi se suprapun.

Metodele experimentale existente de obţinere a fasciculelor coerente dintr-un singur fascicul iniţial

se împart în două clase. Metoda de divizare a frontului de unde constă în trecerea fasciculului de

lumină prin două orificii mici ale unui ecran opac situate aproape una de alta. Această metodă poate

fi aplicată numai pentru surse de dimensiuni mici (punctiforme). A doua metodă constă în divizarea

fasciculului iniţial de una sau câteva suprafeţe care parţial reflectă, parţial transmit lumina. Această

metodă de divizare a amplitudinii poate fi aplicată şi pentru surse întinse.

Interferometrul Fabry-Perot prezintă o cavitate de forma unei plăci plan-paralele, ocupată

de obicei de un strat de aer. Acesta se formează între două suprafeţe plane delimitate de două plăci

din sticlă sau cuarţ, cu suprafeţele interioare strict paralele. Suprafeţele externe formează de obicei

un unghi mic în raport cu cele interne, pentru ca razele reflectate de ele să nu împiedice observarea

tabloului de interferenţă.