Pulsar imagen para ejecutar el programa con Java WebStart
Pulsar aquí para ejecutar el programa en el navegador

Interferómetro de Fabry-Perot

Esta aplicación permite estudiar los factores que intervienen en un experimento con un interferómetro de Fabry-Perot. En ella se puede visualizar el resultado de las interferencias con múltiples ondas que se producen en el interferómetro para una fuente extensa. El experimento se realiza para dos longitudes de onda muy cercanas y así poder estudiar el poder resolutivo del instrumento en diferentes condiciones. Además se puede investigar la influencia del coeficiente de reflexión de las caras internas del interferómetro en la visibilidad de los anillos de interferencia y en el poder resolutivo.

La ventana "Transmisión y Reflexión" muestra un dibujo esquemático del experimento virtual. Consiste en una fuente de luz extensa (a la izquierda, de color relacionado con la longitud de onda seleccionada), una lente colimadora (L1), la lámina de Fabry-Perot (de color cyan y amarillo, donde el cyan representa el substrato y el amarillo el recubrimiento altamente reflejante de las caras internas de la lámina), una segunda lente para proyectar las interferencias (L2) y una pantalla (de color blanco, a la derecha). La fuente emite luz de dos longitudes de onda muy cercanas, que más adelante se designaran como la longitud de onda principal (λ) y la secundaria (λ+Δλ).

También se muestran en la pantalla los rayos correspondientes a un punto de la fuente, aunque cabe recordar que son todos los puntos de la fuente los que emiten. Si se considera el sistema óptico sin la lámina de Fabry-Perot puede verse cómo las lentes L1 y L2 forman la imagen de la fuente sobre la pantalla, estableciendo una correspondencia punto a punto. La lente L1 hace que los rayos provenientes de un mismo punto de la fuente se propaguen paralelos en el espacio entre L1 y L2 formando un ángulo ε=ρ/f'₁, donde ρ es la distancia del punto de la fuente al eje del sistema óptico y f'₁ es la focal de L1. Este ángulo es el mismo en el interior de la lámina de Fabry-Perot ya que ésta es una lámina de aire.

En el interior del interferómetro la luz experimenta reflexiones múltiples, para cada grupo de rayos que forma un determinado ángulo ε con el eje óptico, los rayos transmitidos originados en dos reflexiones internas consecutivas tienen una diferencia de fase de:

.

Donde d es la distancia entre las caras del interferómetro y λ la longitud de onda de la luz. Entonces, la segunda lente L2 hace converger estos rayos sobre un mismo punto de la pantalla, donde las ondas correspondientes interfieren. La intensidad correspondiente a un punto será máxima si Δφ=2mπ, y mínima si Δφ=(2m+1)π con m=0,±1,±2,...

Ventana "Transmisión y Reflexión"

En esta ventana se puede controlar la distancia entre las caras del interferómetro (d), el coeficiente de reflexión de las caras internas del interferómetro (r), la longitud de onda principal de la fuente que se utiliza en el experimento (λ) y un diferencial de longitud de onda (Δλ) que sirve para definir la longitud de onda secundaria de la fuente (λ+Δλ). Los cambios pueden realizarse tanto mediante los desplazadores o escribiendo el valor deseado en la caja de edición a la derecha del desplazador.

Ventana "Intensidad"

Esta ventana muestra una gráfica de la Intensidad (para las longitudes de onda seleccionadas) en función de la distancia al eje óptico. La expresión de esta intensidad es:

El botón " Tamaños y Focales" abre una ventana que permite cambiar los tamaños de la fuente y de la pantalla y las distancias focales de las lentes L1 y L2. La combinación de estos cuatro valores define el ángulo máximo de los haces en el interior de las láminas del interferómetro y el valor máximo de la distancia al eje donde se pueden observar interferencias en la pantalla.

El botón "Imagen" intercambia la representación gráfica de la intensidad respecto al radio por una imagen de las interferencias producidas en la pantalla.

Ventana "Diferencia de Fase"

En esta ventana se muestra un esquema de la lámina del interferómetro, del recorrido de un haz con un ángulo θ en su interior y de las reflexiones múltiples que experimenta. Permite visualizar la diferencia de fase (en unidades de π) entre dos rayos transmitidos consecutivos para la longitud de onda principal y para la secundaria.

La ventana permite cambiar la distancia entre las caras de la lámina, el ángulo de incidencia de los haces y las longitudes de onda principal y secundaria.

Ventana "Máximos y Mínimos de T"

Esta ventana muestra una lista de máximos y mínimos que se pueden ver en la pantalla para la longitud de onda principal y para la secundaria. Se puede escoger entre que la lista de máximos y mínimos se haga bien en función del ángulo de los haces en el interior de la lámina del interferómetro o que se haga en función del radio del anillo que se muestra en la pantalla.