Interferometro di Fabry-Pérot

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Rappresentazione grafica del funzionamento dell'interferometro di Fabry-Pérot

In ottica, l'interferometro di Fabry-Pérot è un interferometro costituito da una cavità delimitata da due superfici parzialmente riflettenti piane ad alto coefficiente di riflessione. La luce entrante effettua diverse andate e ritorno fra le due superfici riflettenti e all'interno della cavità, e ne fuoriesce parzialmente ad ogni riflessione. Le lunghezze d'onda della luce in risonanza con l'interferometro ne escono intensificate. Interferometri di Fabry-Pérot sono largamente utilizzati in telecomunicazioni, laser e in spettroscopia per controllare e misurare la lunghezza d'onda della luce.

Teoria[modifica | modifica sorgente]

Luce di una certa lunghezza d'onda viene fatta incidere su un lato della cavità. Quando raggiunge l'altra estremità, viene parzialmente trasmessa al di fuori dell'interferometro e parzialmente riflessa tramite degli specchi. Venendo continuamente riflessa avanti e indietro, la luce acquista dopo ogni tragitto completo una differenza di fase rispetto al raggio precedente di δ:

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

dove n è l'indice di rifrazione dell'interferometro, l è la lunghezza della cavità, \lambda è la lunghezza d'onda della luce e \theta l'angolo sotto il quale viaggia la luce.

Sommando tutti i contributi all'intensità della luce trasmessa si ottiene il coefficiente di trasmissione di un interferometro di Fabry-Pérot:

La trasmissione dall'interferometro in funzione della lunghezza d'onda, con la distanza fra i due specchi costante. Si noti il grande aumento di precisione che si ottiene variando il coefficiente di finesse da 2 (linea blu) a 10 (linea rossa)
T_e = \frac{(1-R)^2}{1+R^2-2R\cos(\delta)}=\frac{1}{1+F\sin^2(\frac{\delta}{2})}

dove

 F = \frac{4R}{{(1-R)^2}}

è denominato il coefficiente di finesse, mentre R è il coefficiente di riflessione delle superfici. In genere si utilizza  R > 0.95 tramite specchi in grado di riflettere un'alta percentuale della luce, di modo da ottenere un risultato ottimale.


Verrà trasmessa bene solo la luce che soddisfa la condizione per cui l è circa un numero intero di lunghezze d'onda, in modo da avere interferenza costruttiva. In un esperimento si utilizza generalmente un interferometro Fabry-Pérot costituito da due specchi ad alta riflettività a distanza variabile (di conseguenza n\approx 1): è possibile così variare la distanza fra le due superfici riflettenti fino ad ottenere la massima trasmissione, dalla quale si può ricavare la lunghezza d'onda della sorgente di luce in modo molto preciso. Il coefficiente di finesse determina con quanta precisione si possono separare due diverse lunghezze d'onda: più F è elevato, più preciso è lo strumento.

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

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