13.2 Фототіркегішті үлгілеу

Фототіркегіштің көрсеткіші вольтметр шкаласынан милливольтпен, ал фотобергішке түсетін сәуленің қарқындылығы -мен алынады. Фотоқабылдағыштың шкаласы бойынша сәуле шоғының диаметрін көзбен бағалап (проекциялық микроскоптың ұлғайтуын ұмытпаңыз) және сәуленің толық қуатын 2мВт деп алып, сәуленің қарқындылығын анықтаймыз:

Сонымен қатар, фототіркегіштің сезгіштігін анықтаймыз :

Мұндағы - дақтың центріне сәйкес келетін вольтметр көрсеткіштері.

Бұл дөрекі түрде алынған бағалаулар, себебі қарқындылық, көрінетін дақтың көлемінде едәуір өзгеріске ұшырайды. Бұдан да дәлірек үлгілеу үшін, 2.1 пунктте алынған тәуелділікті қолданған жөн. Осындай үлгілеудің алгоритмін ұсыныңыз.

13.3 Лазердің жарық күші

Сурет 29

Лазердің жинақсыз шоғының диаметрін (сурет 29) бір-бірінен қашықтықта орналасқан екі қимасында өлшеу арқылы, шоқ жинақсыздығының шағын бұрышын және сәуле таралатын денелік бұрышты анықтаймыз:

(28)

(29)

ЭКСПЕРИМЕНТ

Микропроектордың (модуль 3) әр түрлі екі орнында лазер шоғының және диаметрлерін бағалаңыз: координатасы болатын бөлікте (сәуле дағы - фотоқабылдағыш шкаласының центрінде болғанда) және дақ қосымша шкаланың біреуінде орналасқанда координатасы болатын бөлікте бағалаңыз. айырымын есептеңіз. Шоқтың жинақсыздығының сызықтық және денелік бұрыштарын анықтаңыз, сондай-ақ, жарық күшін канделламен есептеңіз:

(30)

13.4 Сфералық толқын қарқындылығы

Лазер сәулесінің шоғы жинаушы линзадан өткеннен кейін сфералық толқынға айналады (сурет 20 қараңыз). Тәжірибе жасау үшін модуль 5 линзасын ( ) және объект 13-ті ( ) қолданамыз.

Скамьяға модуль 3-ті орнатыңыз (бөлік координатасы 650 мм) және оған өте жақын етіп модуль 5-ті орнатыңыз. Модуль 5-ті модуль 3-тен жылжытқанда, фотоқабылдағыш қалқасында дақ өлшемінің өзгеретіндігіне және дақ центріндегі сәуленің қарқындылығының өзгеретініне көз жеткізіңіз. Қадамы 5 мм болатын тәуелділігін алыңыз ( қарқындылықтың модуль 5-тің координатасына тәуелділігі). График құрыңыз.

Сфералық толқында жуық болу керек, мұндағы - толқын центрінен бақылаушыға дейінгі қашықтық. Біздің тәжірибемізде шамасы модуль 5-тің координатасы -тан тұрақты шамаға ерекшеленеді. Бұл тұрақты шама, бақылау жазықтығының координатасына тең. қатынасы шамасына пропорционал болғандықтан, қатынасының -тан тәуелділігі сызықты болуға тиіс. Осы тәуелділіктің графигін құрыңыз және сол арқылы тәуелділігін тексеріңіз.

Осыған ұқсас тәжірибені екі координаттық тұтқаға (модуль 8) бекітілген объект 13-тің линзасымен орындаңыз. Линзаны модуль 3-тің объекттік жазықтығына жеткілікті болатындай жақындатып қозғалтқанда (ол үшін, модуль 8 –ді бұру арқылы, объекті бар кассетаны модуль 3-ке қаратып бұрыңыз), фотоқабылдағыштың қалқасында тоғыстау нүктесін бақылауға болады. Яғни, оптикалық скамьяның сызғышы бойынша мәнін анықтауға болады. Қарқындылықты өлшегенде, фотоқабылдағыш өзінің шегінен асып кетпеу үшін, дақтың диаметрі 5-10мм-ден кем болмау керек.

Линзадан өткен лазер сәулесінің жарық күшін анықтаңыз (линзадан өткен шоқтың жинақсыздығын 2.3 пунктіне сәйкес анықтау керек). Әр түрлі линзалар нәтижелерін салыстырыңыз. Лазердің жарық кұштерін салыстырыңыз.

Егер уақытыңыз қалса, басқа да линзалармен жұмыс жасаңыз.

№ 14 зертханалық жұмысы

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

КІРІСПЕ

Үйлесімді өтетін тербелістерді когеренттік тербелістер деп атайды. Гармоникалық тербелістерге жақын тербелістер үшін когеренттілік дегеніміз, уақыт бойынша фазалар айырымы тұрақты болады деген сөз.

Екі когерентті толқындарды қосқанда интерференция құбылысы байқалады. Оның мәні мынада: қорытқы толқынның қарқындылығы қосылатын толқындардың және қарқындылықтарының қосындысына тең болмайды.

(31)

Егер қосылатын тербелістердің фазалар айырымы уақыт бойынша тұрақты болатын болса және -ға тең болса, онда

Егер ( -бүтін), онда қарқындылық максимал болады, егер онда минимал.

(32)

(33)

Егер , онда минимумда - жарық плюс жарық қараңғыны береді. Әдетте, кеңістіктің әр түрлі нүктесінде шамасы әр түрлі мәнге ие, сондықтан қараңғы және ашық жолақтар кезектесіп пайда болады, оны интерференциондық сурет деп аталады. Көршілес ашық жолақтар немесе қараңғы жолақтар арасындағы қашықтық (яғни, көршілес максимум немесе көршілес минимумдар арасы ) интерференциондық жолақтың ені деп аталады.

Фазалар айырымы жүрістің оптикалық айырымымен анықталады:

(34)

Мұндағы: - жарық көзінен бақылау нүктесіне дейінгі екі сәуленің «оптикалық ұзындықтары», - вакуумдағы сәуленің толқын ұзындығы.

Сыну көрсеткіші болатын ортадағы ұзындығы болатын сәуле кесіндісіне оптикалық ұзындығы сәйкес келеді. А нүктесінен В нүктесіне дейін өткен сәуле үшін:

(35)

Интерференциондық максимум және минимум шарттары:

k-бүтін (36)

k-бүтін (37)

Мұндағы, - вакуумдағы сәуленің толқын ұзындығы.

Жалпы жағдайда былай жазуға болады:

(38)

параметрі интерференция реті деп аталады. бүтін болса, қарқындылықтың максимумына сәйкес келеді, жартылай бүтін болса минимум болады. параметрі бірлікке өзгергенде, көршілес интерференциондық жолаққа өту болады.

Сурет 30 Сурет 31

Таралу бағыттарының арасындағы бұрыш шағын болатын екі жазық толқын, кезектесіп орналасқан қара және ашық жолақтар түріндегі интерференциондық сурет береді (сурет 30). Жолақтың ені (көршілес минимумдар немесе көршілес максимумдар арасындағы қашықтық):

(39)

Жетерліктей алыста орналасқан нүктелік жарық көздерінен (сурет 31) Э қалқаға жеткен толқындарды, Э қалқасы маңында жазық толқындар деп санауға болады. Яғни,

(40)

ЭКСПЕРИМЕНТТІҢ ТИПТІК СҰЛБАСЫ

Әдетте, оптикалық скамьяда мына құралдар ретпен орналасады (төмендегі 33-суретті қараңыз):

• сәуле шоғын қалыптастыратын қондырғы;

• Э1 жазықтығындағы зерттелетін объект;

• Интерференциондық немесе дифракциондық сурет қалыптасатын Э2 жазықтығы. Бақылаулар мен өлшеулер үшін, бұл сурет микропроектордың линзасы Л1 арқылы Э3 қалқаға үлкейтіліп беріледі.

Жарықтың таралу бағытындағы объекттер арасындағы қашықтық оптикалық скамья сызғышындағы координаталарының айырымы ретінде анықталады. Объекттердің характерлік өлшемдері және Э1, Э2 жазықтықтарындағы қарқындылықтың үлестірілуі осы жазықтықтардағы х немесе у координаталарының айырымы ретінде анықталады. Ұсақ масштабты объекттер және қарқындылықтың үлестірілуі микропроектор көмегімен өлшенеді. Микропроектордың параметрі «микропроекторды үлгілеу» бөлімінде келтірілген. Э3 қалқаның миллиметрлік шкаласы бойынша өлшегенде микропроектордың ұлғайтуын білу қажет. Өлшенген мән:

Өлшеудің басқа тәсілі – микропроектордың линзасын жылжыту арқылы кескінді сканерлеу. Линзаны ығыстыру қадамы 1,00 мм болатын бұранда арқылы жүзеге асады. Онда 10 сандық бөлігі бар барабан орналасқан. Барабанның сандық бөлігінің құны 0,1 мм –ге тең, барабанның кң аз бөлігінің құны 0,02 мм. Линзаның әр түрлі орындарында, Э3 қалқаның берілген нүктесінде (мысалы, фотобергіштің кіріс саңылауында) Э2 жазықтығының әр түрлі бөліктері кескінделеді. Микропроектордың шкаласы бойынша линзаның орнын тіркей отырып, Э2 жазықтығындағы сәйкес координаталарды тіркейміз. Егер қателік 5%-дай болатын болса, онда линзаның ығысуын Э2 қалқасы бөлігінің ығысуына тең деп алуға болады. Дәл өлшеулер үшін, линзаның ығысуы кезінде бақыланатын бөліктің ығысуын эксперименттік түрде анықтау қажет. Микропроектордың шкаласының бөлік құнының Э2 жазықтығына «келтірілген» өлшенген мәндері:

- миллиметрлік шкала ____________ мм;

- барабанның сандық бөліктері ____________ мм;

- барабанның аз (шағын) бөліктері ____________ мм.