При суперпозиции двух плоских когерентных световых волн образуются интерференционные полосы с распределением интенсивности, согласно (4.8), $I \sim \cos ^{2}(\pi \Delta / \lambda)$, где $\Delta$ – оптическая разность хода данных волн. Светлые и темные полосы в этом случае одинаковы по ширине.

При суперпозиции же большого числа волн распределение интенсивности в интерференционной картине существенно меняется: образуются узкие максимумы, т. е. резкие светлые полосы, разделенные широкими темными промежутками. Благодаря этому многолучевая интерференция получила важные практические применения.

Большое число когерентных световых волн можно получить, например, при прохождении плоской волны через экран со множеством одинаковых регулярно расположенных отверстий. Распределение интенсивности в соответствующей интерференционной картине будет рассмотрено в $\S 5.7$ на примере дифракционной решетки. Здесь же мы рассмотрим интерференцию при многократных отражениях света от двух параллельных поверхностей. Практически это реализуется в интерферометре Фабри-Перо, который широко используется в спектроскопии высокого разрешения, метрологии и в качестве открытого резонатора лазеров.

Интерферометр Фабри-Перо делают в виде плоскопараллельной стеклянной или кварцевой пластины, на обе поверхности которой нанесены отражающие слои, либо в виде двух пластин, у которых покрытые отражающим слоем поверхности установлены строго параллельно друг другу и разделены воздушным промежутком.

Многократное отражение света от двух параллельных плоскостей приводит к образованию интерференционных полос равного наклона, локализованных в бесконечности или в фокальной плоскости объектива (рис. 4.23). Полосы имеют вид резких светлых концентрических колец с центром в фокусе $F$ объектива. Максимумы (кольца) тем ужже, чем больше отражательная способность поверностей пластин интерферометра. А она может быть доведена до $95-98 \%$. С увеличением радиуса ко́льца располагаются все ближе друг к другу.

Слева (рис. 4.23) на интерферометр падает рассеянный свет. В некоторую точку $P$ фокальной плоскости объектива собираются лучи, которые до объектива образуют с его оптической осью

Рис. 4.23
Рис. 4.24

один и тот же угол $\theta$. Разность хода $\Delta$ двух соседних интерферирующих лучей (волн) легко можно найти с помощью рис. 4.24:
\[
\Delta=B A C-B D=2 b \cos \theta .
\]

Максимумы интенсивности в проходящем свете образуются там, где $\Delta$ составляет целое число $m$ длин волн:
\[
2 b \cos \theta=m \lambda \text {. }
\]

Отсюда видно, что с уменьшением угла $\theta$, т. е. с приближением к центру колец, порядок интерференции $m$ растет. Расстояние b между зеркальными поверхностями обычно составляет $1 \div 100$ мм (а в специальных случаях и до 1 м). Поэтому порядки интерференции $m \approx 2 b / \lambda$ весьма велики: при $b=5$ мм $m \approx 20000$.

Из (4.37) следует, что угол $\theta$ зависит от $\lambda$. На этом основано использование данного интерферометра в качестве спектрального прибора. Одной из важнейших характеристик любого спектрального прибора является угловая дисперсия $D=\mathrm{d} \theta / \mathrm{d} \lambda$. Она определяет угловое расстояние между спектральными линиями (одного порядка $m$ ), отличающимися по длине волны на единицу (например, на 1 нм). Для интерферометра Фабри-Перо на основании (4.37) имеем: $\mathrm{d} \theta / \mathrm{d} \lambda=-m / 2 b \sin \theta$. И поскольку из (4.37) видно, что $m / 2 b=\cos \theta / \lambda$, то в результате получим:
\[
\frac{\mathrm{d} \theta}{\mathrm{d} \lambda}=-\frac{1}{\lambda \operatorname{tg} \theta} \approx-\frac{1}{\lambda \cdot \theta},
\]

где знак минус означает, что с ростом $\lambda$ угол $\theta$ для максимумов того же порядка убывает.

В (4.38) учтено, что измерения обычно проводят на втором или третьем от центра максимуме (кольце), для которых $\theta \sim 10^{-2}$ рад $\approx 0,6^{\circ}$. Для таких углов $\mathrm{d} \theta / \mathrm{d} \lambda \sim 10$ угл.град/нм, что значительно превышает угловую дисперсию других спектральных приборов и является основным преимуществом интерферометра Фабри-Перо.

Однако область дисперсии $\Delta \lambda$, т. е. интервал длин волн, в пределах которого не происходит перекрывания спектром другого порядка, очень мала. Например, при $b=5$ мм и $\lambda=500$ нм $\Delta \lambda$ составляет менее 0,03 нм. В этом недостаток данного интерферометра. Но этот интерферометр незаменим при исследовании сверхтонкой структуры спектральных линий.