Hai gương trong Fabry–Pérot chọn những tần số ánh sáng đi qua ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Khoang Fabry–Pérot cho ánh sáng phản xạ nhiều lần giữa hai gương phản xạ một phần; những phần ánh sáng thoát ra giao thoa với nhau. Một số tần số được truyền mạnh khi quan hệ pha phù hợp, còn những tần số khác truyền yếu hơn.
Nhiều lượt đi tạo nhiều phần sóng
Một phần ánh sáng tới đi vào khoang. Tại mỗi gương, một phần có thể truyền qua và phần còn lại tiếp tục phản xạ. Vì thế tín hiệu ở đầu ra gồm những phần sóng đã trải qua số lượt đi khác nhau.
Chúng không chỉ được cộng như những con số độ sáng độc lập. Quan hệ pha quyết định các biên độ sóng tăng cường hay làm giảm nhau. Đó là lý do một khe giữa hai gương có thể trở thành bộ chọn phổ.
Chiều dài khoang quyết định nhịp cộng hưởng
Với ánh sáng đi một vòng trong khoang, pha tích lũy phụ thuộc tần số, chiều dài quang học và điều kiện phản xạ. Khi các lượt phối hợp thích hợp, xuất hiện một đỉnh truyền qua.
Thay đổi chiều dài khoang làm các điều kiện cộng hưởng thay đổi. Một thiết bị quét có thể dùng điều đó để khảo sát các thành phần tần số gần nhau trong chùm laser. Nhưng khoang có nhiều bậc cộng hưởng, nên đọc phổ cần biết miền đo và cách hiệu chuẩn.
Vì sao không chỉ dùng hai gương phản xạ hoàn toàn?
Muốn đưa ánh sáng vào và lấy ánh sáng ra cần ghép qua gương hoặc đường ghép thích hợp. Phản xạ cao có thể làm đỉnh cộng hưởng sắc hơn trong cấu hình phù hợp, nhưng tổn hao, độ thẳng hàng và chất lượng gương vẫn quan trọng.
Ở cộng hưởng, truyền mạnh không có nghĩa tạo thêm năng lượng. Năng lượng trong khoang đến từ nguồn; trường tích lũy và giao thoa quyết định dòng năng lượng ra các phía. Với nguồn biến thiên, quá trình tích lũy và suy giảm cũng cần thời gian.
Hiểu lầm: thiết bị chỉ có một tần số được phép đi qua trong mọi hoàn cảnh. Có nhiều bậc và giới hạn phân giải thực.
Ghi nhớ: nhiều lượt phản xạ tạo giao thoa; chiều dài quang học chọn điều kiện pha; phép đo phải phân biệt các bậc cộng hưởng.
Đọc thêm
- Michelson và Morley tìm gì trong thí nghiệm giao thoa năm 1887?
- OCT tạo lát cắt bằng ánh sáng mà không dùng dao cắt mẫu ra sao?