§4.5法布里—泊罗(Fabry—Perot)干涉仪与干涉滤光片提高光谱仪分辨.PDFVIP

§4.5 法布里—泊罗(Fabry—Perot)干涉仪与干涉 滤光片 提高光谱仪分辨本领的方法，除了采用大块光栅 和阶梯光栅外，还可以利用干涉仪。现代天文观测 从射电到红外、光学都普遍采用干涉技术，有在两 个望远镜之间进行干涉，也有利用干涉原理制成的 分光仪器。最常用的干涉仪有: • 法布里—泊罗(F—P)干涉仪（光谱仪） • 干涉滤光片 • 傅里叶变换光谱仪(用扫描迈克尔逊干涉仪对 光谱进行分光测量的仪器) 4.5.1 F—P干涉仪的结构与原理 结构如图 核心器件是F—P 标准 具，两块玻璃距离不 变。 表面光洁度要求高， λ 2λ 达 ～ ，由玻 100 100 璃和石英镜面组成。 光程差: 是一条光线产生的光程差，认为n=1, θ为入射角，d为 两块玻璃间的距离, 在焦平面上条纹极大亮度的条件为: d 2 cosm θ λ m为整数 F—P干涉仪是用F—P标准具代替光谱仪中的棱镜或光栅 作分光元件，但直接得到的是等倾干涉条纹，要经过付里 叶变换后，才能得到谱线。下面介绍的是干涉条纹的特 性，它直接决定了谱线的性质。 4.5.2 法布里—泊罗干涉仪的特性 （1）F—P标准仪器的强度分布: 假设玻璃介质无吸收，透射率t =1 －r，r为反射率， 强度分布可用爱里(Airy)函数表示 1 A 2 −2 2πd r r 1 4 (1 ) +sin ( − cos ) θ λ I I (A)θ ⋅ A 为爱里函数，I 为入射光强度 0 0 （2 ）角色散度： 由亮条纹极大条件，可得： dθ m − θ通常很小，则有sin θ≈θ，cos θ≈1 dλ 2 sind θ 2d − d1θ≈− 1 书上P142 d 2 cosm θ λ ≈λ λ λ θ λθ 则由 md tg (4.7.6)有错 （3 ）自由光谱范围： 2 λ λ Δ λm ( 1)n 相邻两干涉级间的波长间隔 nd 2m （4 ）理论分辨本领： λ d2πr r r 为平面镜的反射系数; R mπ N m (1 Δ) λ λ1 −r −r r N 为有效干涉光线数（精细度） r 判断两干涉条纹能否分开，一般用泰勒（阿贝）判据： 两条强度曲线在半强度点处交叉，交叉点强度等于任一条曲线 的最大强度，认为可以分开。 可见，R与m和r有关，加大m ，就要加大d，但自由光谱范 围要缩小