Порядок виконання роботи

Завдання 1 Визначити довжину хвилі лазерного випромінювання

1. Виміряти відстань від дифракційної решітки до екрану L.

2. Вибрати колір, який найкраще видно. Зафіксувати в зошиті положення максимумів 1-го, 2-го, …,5-го порядків. Виміряти відстань між максимумами 1-го, 2-го, …,5-го порядків 2 x₁ , 2 x₂ ,…, 2 x₅. Якщо кут φ малий, то буде виконуватись умова

. (3)

3. При цьому формула (2) може бути записана у вигляді

. (4)

Позначимо через величину

, (5)

тобто

. (6)

4. За формулою (5) розрахувати . Дані занести в таблицю 1.1.

5. Експериментальні результати представити в графічному вигляді . Згідно формули (5) цей графік повинен бути лінійним. Через експериментальні точки провести найкращу пряму, яка б проходила через максимальну густину точок. По графіку визначити середнє значення довжини хвилі лазерного випромінювання як (рис. 2) за формулою:

, (7)

де (m1, y1) та (m2, y2) дві довільні точки на графіку, але не експериментальні дані з таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

m	x i , мм	yi, мм	d, мм	L, мм	, нм
1
…
5

7. Розрахувати відносну похибку вимірювань Е за формулою

. (8)

8. Оцінити абсолютну похибку вимірювань довжини хвилі Dl за формулою

, (9)

Завдання 2 Визначення кута розходження лазерного променю

1. Визначити кількість імпульсів лазерного випромінювання за 1 секунду.

(10)

2. Встановити лазер на мінімальній відстані від екрану. Виміряти діаметр плями.

3. Поступово збільшувати відстань від екрану до лазера, вимірюючи кожного разу діаметр плями.

Таблиця 2.1

L, мм
d, мм

4. За даними таблиці 2.1 побудувати графік залежності діаметру плями від відстані до екрану. За кутом нахилу графіку визначити кут розходження лазерного променю:

(11)

Теоретичне значення кута розходження:

(12)

Тілесний кут розходження:

(13)

Таблиця 2.2

θ, рад	α, рад	Ω, рад	W, мкВт	wmin, Вт	S, см2	R, м
			5	10-13	0,5

5. Визначити відстань, з якої ще можна помітити падаючий промінь:

(14)

W – потужність вироміненя лазера, S = 0,5 см² – площа зрачка ока, w_min = 10^-13 Вт – мінімальна потужність, яка сприймається оком людини.

6. Зробити висновок.

Завдання 3 Дослідити залежність товщини лазерного променю кута повороту лазера.

1. Встановити лазер на максимальній відстані від екрану. Виміряти діаметр плями та відстань від лазера до екрана.

2. Поступово збільшувати кут між вертикаллю та променем лазера, вимірюючи кожного разу діаметр плями.

Таблиця 3.1 L = мм, tgφ = х/L

х, мм
φ
d, мм
S, мм2

3. Побудувати графік залежності S(φ). Зробити висновок.

Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

Контрольні запитання

1. Будова лазера.

2. Принци роботи лазера.

3. Особливості роботи напівпровідникового лазера.

4. Основні характеристики лазера.

5. Як можна визначити довжину хвилі лазерного випромінювання? Пояснити явище дифракції.

6. Чому є росходження лазерного променю?

Додаток Б

Інструментальні похибки деяких приладів

Додаток В

Теплові властивості речовин

Речовина	Питома теплоємність, кДж/(кг*0С)
Залізо	0,46
Мідь	0,38
Алюміній	0,88
Вода	4,2

Додаток Г

Поверхневий натяг рідин при кімнатній температурі

Речовина	Коефіцієнт поверхневого натягу, 10-2 Н/м
Вода	7,4
Мильний розчин	4

Додаток Д

Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления металлических проволок

Вещество ρ, 10–6 Ом*∙см α∙104 (18 0С) Алюминий 3,21 38 Вольфрам 5,5 51 Железо (0,1% C) 12,0 62 Золото 2,42 40 Латунь 6–9 10 Манганин (3% Ni, 12% Mn, 85% Cu) 44,5 0,02–0,5 Медь 1,78 42,8 Никель 11,8 27 Константан (40% Ni, 1,2% Mn, 58,8% Cu) 49,0 –0,4–0,1 Нихром (67,5% Ni, 1,5% Mn, 16% Fe, 15% Cr) 110 1,7 Олово 11,3 45 Платина 11,0 38 Свинец 20,8 43 Серебро 1,66 40 Цинк 6,1 37

Додаток Е

Параметри деяких напівпровідників

Параметри	Si	Ge	AsGa
Ширина забороненої зони при 0 К ΔEg, еВ	1,166	0,74	1,52
Температурний коефіцієнт γ*10-4, еВ/К	1,533	2,333	3
Ефективна густина станів в зоні провідності Nc*1017, см-3	104	280	4,7
Ефективна густина станів в валентній зоні Nv*1018, см-3	6,1	1,02	7
Відносна діелектрична проникливість ε	16	11,8	10,9
Дрейфова рухливість, см2/(Вс) електрони μn дірки μp	3900 1900	1500 600	8500 400
Ефективна маса m*/m0 електрони дірки	1,59 0,3	0,92 0,5	0,068 0,45

Додаток Є