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Inicio/Óptica y luz/Interferómetro de Fabry-Pérot

Interferómetro de Fabry-Pérot

Transmitancia de Airy T(L), fineza F, FSR = λ/(2n), ancho ΔL ≈ FSR/F; barrido de la longitud.

Resonador de Fabry-Pérot

633nm
0.95
1
50µm
0.4µm
1×

Resonador simétrico de Fabry-Pérot: **T = (1−R)²/[(1−R)²+4R sin²(δ/2)]**, **δ = 4πnL/λ**. **F = π√R/(1−R)**, **FSR = λ/(2n)**, **ΔL ≈ FSR/F**.

Magnitudes medidas

Transmitancia T12.01%
Fineza F61.2
FSR ΔL316.5 nm
Ancho ΔL5.2 nm
Orden m = 2nL/λ157.98

Gráficas

Sobre el modelo

El interferómetro de Fabry-Pérot consta de dos superficies parcialmente reflectantes con un intersticio L e índice n. A incidencia normal, la fase de una ida y vuelta es δ = 4πnL/λ; la transmitancia es la función de Airy T(δ) = (1−R)²/[(1−R)² + 4R sin²(δ/2)] para espejos iguales de reflectancia R. Resonancias cuando δ = 2πm. La fineza F = π√R/(1−R) fija lo estrechos que son los picos; el intervalo espectral libre en longitud es FSR = λ/(2n), el ancho ΔL ≈ FSR/F. Barrer L (o λ) es la base de los etalones, de los resonadores láser y de la espectroscopía de alta resolución. No entran absorción en los espejos, inclinación ni dispersión n(λ).

Para quién: Óptica de facultad, después de la interferencia de dos haces: interferencia de haces múltiples y etalón de Fabry-Pérot.

Conceptos clave

  • interferómetro de Fabry-Pérot
  • función de Airy
  • fineza
  • intervalo espectral libre
  • interferencia de haces múltiples
  • resonador óptico

Cómo funciona

Transmitancia T(L) según la función de Airy, F = π√R/(1−R), FSR = λ/(2n), ΔL ≈ FSR/F. A la izquierda, el etalón y el brillo del haz transmitido; a la derecha, el barrido T(L) con un marcador de la longitud actual. Es interferencia de haces múltiples, a diferencia del esquema de dos haces de Michelson.

Fórmulas principales

T(δ) = (1−R)² / [(1−R)² + 4R sin²(δ/2)]
δ = 4πnL/λ · F = π√R/(1−R) · FSR = λ/(2n) · ΔL ≈ FSR/F

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fineza F?
F = π√R/(1−R) — cuántos picos agudos de transmitancia caben en un intervalo espectral libre. A mayor R, mayor F y más estrechas las resonancias.
¿Qué es el FSR?
FSR = λ/(2n) — el paso en L entre máximos vecinos a λ fija. En frecuencia: FSR = c/(2nL).
¿Cómo se relacionan el ancho del pico y F?
Aproximadamente ΔL ≈ FSR/F. Una fineza alta significa un intervalo muy estrecho en L (o en λ).
¿En qué se diferencia el etalón de un interferómetro de dos haces?
En Michelson y Mach-Zehnder interfieren dos haces y el dibujo es cos². Aquí hay reflexiones múltiples: los picos de Airy son mucho más agudos con el mismo R cercano a uno.