Завдання 1
Провести вимірювання кута розбіжності і розподілу енергії у світловому потоці, генерованому гелій-неоновим OKГ. Величина кута розбіжності визначає направленість випромінювання. За кут розбіжності приймають тілесний кут Ω в якому розповсюджується найбільша частина випромінювання. Якщо пучок має форму конуса (рис.4), то тілесний кут Ω можна визначити, вимірявши відповідний плоский кут Θ:
Якщо Θ < 60°,то зв'язок між тілесним і плоским кутами з достатньою точністю визначається формулою:
де Θ визначено в радіанах..
Кут розбіжності випромінювання ОКГ визначається його дифракцією на вихідному отворі резонатора. Гранично досягнутий кут розбіжності Θгр для резонатора з плоскими дзеркалами визначається за формулою:
де d – діаметр вихідного отвору, λ – довжина хвилі випромінювання.
Кут розбіжності пучка OКГ може бути виміряний за схемою, зображеною на рис. 4.
Екран E розташовується перпендикулярно до осі пучка в двох положеннях: х1, і х2. Діаметри світлового пучка Д1 і Д2 в точках x1 і х2 визначаються на рівні половинної інтенсивності променя, після чого кут розбіжності обчислюється за формулою:
Виконання роботи.
1. Зібрати схему, яка складається з фотоприймача і мілівольтметра. (рис.5).
2. Встановити розподіл енергії пучка по його перерізу шляхом реєстрації показів мілівольтметра при переміщенні приймача перпендикулярно до осі пучка. Розподіл енергії пучка знайти для двох положень екрана х1 і х2 на оптичній лаві. Як можна більше показів знімати в максимумі випромінювання. Виміри записати у таблицю 1.
3.Побудувати графіки розподілу енергії пучка по перерізу рис 6. За графіком визначити значення діаметрів Д1 і Д2 пучка для половинної інтенсивності випромінювання.
4. Визначити тілесний кут Θ розбіжності лазерного випромінювання.
2
1 – лазер, 2 – промінь лазера, 3 – рухома щілина,
4 – фотоелемент, 5 – мілівольтметр.
Таблиця 1
N |
∆y1 |
V1 |
∆y2 |
V2 |
1. 2. 3. |
|
|
|
|
Завдання 2
Ознайомитися з будовою і спектром випромінювання гелій-неонового лазера.
У роботі представлений діючий макет гелій - неонового лазера, що дозволяє зрозуміти його будову. Включивши лазер, уважно огляньте його і визначте призначення окремих вузлів у його конструкції. Випромінювання, що йде з торців лазера дуже інтенсивне, тому шкідливе для ока. Послабити випромінювання лазера можна поляризатором або світлофільтром.
Спектр випромінювання лазера вивчається за допомогою монохроматора УМ-2. Одночасно з лазерним випромінюванням у монохроматор направляється випромінювання атомів неону (на вхідній щілині монохроматора є розділова призма, яка дозволяє бачити обидва спектри одночасно). Порівнюючи спектри, виявіть їх збіг і відмінність (інтенсивність, різні лінії випромінювання), обґрунтуйте їх. Установка для вивчення і порівняння спектрів показана на рис. 7
Увага! Включення і спостереження спектрів дозволяється з дозволу викладача.
Рис. 8
Рис. 7
1–неонова лампа, 2–лазер, 3–вхідна щілина, 4–розділова призма, 5–монохроматор, 6–окуляр,7–барабан, 8,9–лінзи.
|
1–стрілка; 2–лінія випромінювання, довжина, хвилі якої фіксується на барабані; 3–окуляр; 4–інші лінії спектру
|