Beugung und Interferenz - Walther Meißner Institut

Abschnitt 5.7 PHYSIK III 283(a)Quelle Linse L 1Fabry-Perot Linse L 2Schirm(b)Fabry-PerotEtalonAbbildung 5.54: (a) Typischer Aufbau eines Fabry-Perot-Interferometers unter Verwendung einerflächenhaften Lichtquelle. Die Beobachtung erfolgt in der Brennebene von Linse L 2 . (b) Eine einfacheForm sind so genannte Fabry-Perot-Etalons, bei denen die reflektierenden Schichten einfach auf einplanparalleles Substrat aufgebracht werden.Für die Analyse in einem weiteren Spektralbereich muss ein anderes Spektrometer niedrigerer Auflösung(z.B. ein Gitterspektrometer) vorgeschaltet werden.Die Auflösung eines Fabry-Perot-Spektrometers wird durch die Breite der Intensitätsmaxima bestimmt.Man kann abschätzen, dass sich zwei Linien noch auflösen lassen, wenn ihr Abstand gerade nochder FWHM der Maxima entspricht. Man erhält dann das Auflösungsvermögen eines Fabry-Perot-Interferometers zuoderλ∆λ =∆gFWHM = 4πnd√ F cosθ= m 2π√ F= m F4λ4Dλ= F . (5.7.56)∆λDas heißt, die Finesse gibt das Verhältnis des freien Spektralbereichs des Spektrometers zur Halbwertsbreite∆λ der Interferenzmaxima an.Für r ≃ 1 kann man √ F = 2r/(1 − r 2 ) ≃ 2/(1 − r 2 ) und kleine Winkel cosθ ≃ 1 schreiben und erhältλ∆λ=2πnd(1 − r 2 )λ . (5.7.57)Das Auflösungsvermögen ist also durch das Produkt aus Ordnungszahl und Finesse gegeben. Qualitativlässt sich dies wie folgt verstehen: Die Ordnungszahl gibt an, über wie viele Wellenlängen die interferierendenLichtbündel gegeneinander verschoben werden. Die Finesse dagegen zeigt, wie viele Bündelim Mittel miteinander interferieren und inwieweit das Interferenzmaximum gegenüber dem bei einerZweistrahlinterferenz verschmälert wird.2003