Порядок выполнения задания

1. Вместо дифракционной решетки перед выходным окном выключенного лазера на оптической скамье поместить поляризатор во вращающейся оправе и фотоэлемент люксметра.

2. Измерить фоновую освещенность фотоэлемента Е_ф, перекрывая луч лазера.

3. Вращая поляризатор вокруг направления лазерного луча, измерить E_max и E_min – минимальную и максимальную освещенности, создаваемые лазерным лучом на фотоэлементе люксметра.

4. По рабочей формуле (13.3) рассчитать степень поляризации лазерного излучения.

З А Д А Н И Е 3. Определение угла расхождения лазерного пучка.

В оптических системах на всех приспособлениях, ограничивающих фронт световой волны (на оправах линз, на диафрагмах), наблюдается явление отклонения световой волны от прямолинейного распространения – дифракция света.

Вследствие дифракции на экране образуется размытое пятно, даже если падающий пучок был идеально параллельным. Распределение интенсивности света в пятне показано на рис.13.5, а угол, под которым наблюдается расстояние r_i , определяющее размытость пятна, находится из условия

,

где D_о – диаметр выходного отверстия лазера, λ – длина падающей волны. При малых углах (Θ ≤ 5^о или 0,1 рад) можно принять приближенно sin Θ ≈ Θ, тогда

(13 .4)

Д ля нашего лазера можно принять D_о ≈ 1 мм.

На практике угол расхождения лазерного пучка Θ_L определяется не только дифракционными явлениями, поэтому он отличается от Θ. Угол Θ_L можно найти, пользуясь схемой, приведенной на рис.13 .6:

,

г

Рис.13.5

де , D – начальный измеренный диаметр лазерного пучка на выходе из окна кожуха, D_i – последующие измеренные диаметры пятна на экране, L_i - расстояние от D до D_i .

Окончательно рабочая формула примет вид: . (13 .5)

Порядок выполнения задания

1. Наложить лист бумаги на экран. Экран расположить на таком расстоянии от лазера, чтобы диаметр пучка D был ≈ 5 мм. Отметить на экране границы яркой части лазерного пучка.

2. Удаляя экран на расстояние L₁, L₂, L₃,… и т.д. от первого положения, фиксировать на листе бумаги диаметры пятен D₁, D₂… . Желательно выбирать расстояния L_i достаточно большими.

3. Лист бумаги снять с экрана и измерить диаметры пятен в разных направлениях. Этот лист приложить к отчету. Результаты усредненных измерений диаметров для каждого расстояния записать в таблицу 13.2, указывая единицы измерения.

Таблица 13.2

Li	0	L1	L2	L3	L4	L5
Di	D	D1	D2	D3	D4	D5

4. По формуле (13.5) определить углы расхождения лазерного пучка, принимая за D – диаметр наименьшего начального пятна, D_i – диаметры пятен, отстоящих на расстоянии L_i от D. Обработать полученные значения, как результаты прямых измерений. Окончательный ответ записать в виде:

с указанием единиц измерений.

5. По формуле (13.4) определить угол Θ, сравнить с Θ_L , сделать вывод.