Обработка результатов измерений. Порядок выполнения измерений

Порядок выполнения измерений

Требование техники безопасности

Попадание в глаза прямого лазерного излучения опасно для зрения!

При работе с лазером необходимо соблюдать обычные предосторожности, вытекающие из использования в его системе источника питания высокого напряжения.

Включение установки производится только с разрешения преподавателя.

Упражнение 1. Определение длины волны излучения лазера.

На пути луча лазера устанавливают дифракционную решётку, за которой расположен экран. Расстояние от решётки до экрана L задаётся преподавателем в пределах от 40 до 60 см. На экране наблюдается дифракционная картина. Измеряется расстояние от центра главного максимума до центра максимума i -го порядка (все помещаемые на экране) слева и справа от главного максимума (h_i). Данные записываются в рабочий журнал.

Упражнение 2. Определение толщины провода.

Вместо дифракционной решётки устанавливают штатив с закрепленным на нём кольцом с проводом. На экране наблюдают дифракционную картину. Измеряется расстояние от центра главного максимума до центра максимума i- го порядка (все помещаемые на экране) слева и справа от главного максимума (h_i). Данные записываются в рабочий журнал.

Упражнение 3. Определение расходимости лазерного излучения.

Для определения угла расходимости q определяют диаметр светового пучка на выходе из лазера (D ₀) и диаметр пучка (D) на расстоянии (L ₀) как можно дальнем от лазера. Значения D ₀, D и L ₀ заносят в рабочий журнал.

1. В упражнении 1 определяют средние значения . Исходя из условия максимума дифракции d sin(j _i) = i l, с учётом что sin(j _i)» tg(j _i) = h_i / L получим

,

где d = 10 мкм – период дифракционной решётки; i – номер дифракционного максимума. Определяем значение длины волны l для каждого максимума. Находим среднее значение и доверительный интервал определения длины волны как результат прямых измерений. Определённое значение длины волны сравнить с табличным (l = 632,8 нм).

2. В упражнении 2 определяют средние значения . Из условия максимума для дифракции на тонкой преграде (проволока диаметром d _п) d _п sin(j _i) = i l, с учётом что sin(j _i)» tg(j _i) = h_i / L получим

,

где l – длина волны светового пучка, равная среднему значению l, определяемому в первом упражнении. Находим среднее значение и доверительный интервал определения диаметра провода как результат прямых измерений.

3. Определить угол расходимости лазерного излучения по формуле:

.

Полученное значение в радианах перевести в угловые минуты. Сравнить полученное значение с теоретическим исходя из того, что минимальная расходимость определяется дифракцией на зеркале и вычисляется для данных условиях эксперимента как:

.

Контрольные вопросы

1. Каковы основные составляющие лазера и их функции?

2. Дать определение и объяснить понятия спонтанное и вынужденное излучение, инверсия населённости уровней, метастабильное состояние.

3. Каковы основные методы создания инверсии населённости уровней?

4. Каковы основные типы лазеров?

5. Объяснить принцип действия газового гелий-неонового лазера.

Дата добавления: 2015-06-04