Описание установки

Схема установки для определения длины волны излучения лазера изображена на рис. 4. Все детали установки располагаются на оптической скамье 1. Вблизи одного из выходных окон лазера 2 на неподвижной подставке устанавливается дифракционная решетка 3, закрепленная так, чтобы ее можно было поворачивать вокруг вертикальной оси. На экране 4 наблюдается дифракционная картина. Для закрепления на нем листа бумаги имеются пазы. Вдоль оптической скамьи расположена шкала 5 для измерения расстояния между решеткой и экраном.

Рис. 4

Для того чтобы определить длину волны лазера по формуле (2), необходимо знать период c решетки, порядок максимума и угол . При правильном расположении всех деталей установки можно получить на экране максимумы нулевого, первого, второго порядка и т.д. Период дифракционной решетки обычно указывается на ее оправе. Угол можно найти из формулы

, (3)

где L- расстояние между решеткой и экраном; x- расстояние между максимумами одного порядка, расположенными симметрично относительно центрального максимума. Под расстоянием между максимумами понимают расстояние между центрами наблюдаемых полос.

ХОД РАБОТЫ

а) установите на оптической скамье дифракционную решетку и экран и расположите их перпендикулярно оси лазера;

б) включите лазер;

в) перемещая экран вдоль оптической скамьи, получите на нем четкое изображение дифракционной картины. При этом необходимо добиться, чтобы на экране были видны максимумы не менее трех порядков;

г) измерьте по шкале, укрепленной на оптической скамье, расстояние L между решеткой и экраном;

д) измерьте расстояние x₁ между максимумами первого порядка;

е) определите tg₁ для максимумов первого порядка по формуле (3);

ж) зная tg₁, найдите по таблице Брадиса sin₁;

з) вычислите длину волны ₁ излучения газового лазера по формуле (2);

и) произведите аналогичные измерения и вычисления для максимумов второго и третьего порядков;

к) переместите дифракционную решетку на другое расстояние от экрана и повторите пункты г-и;

л) вычислите среднюю длину волны λ_ср излучения лазера, определите абсолютную и относительную погрешности;

м) результаты вычислений и измерений занесите в таблицу;

н) сравните полученный результат λ_ср со справочным значением длины волны красного цвета, сделайте вывод.

Порядок спектра, k	L, м	х, м	tgα=x/2L	sinα	λ, м	Δλ, м	ɛ, %
1
2
3
1
2
3
Среднее значение:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Опишите механизм возникновения спонтанного и индуцированного излучения атомов.

2. Укажите основные свойства индуцированного излучения.

3. Опишите устройство и принцип действия газового лазера.

4. Какое состояние называется инверсной населенностью?

5. Как создается инверсная населенность атомов в гелий-неоновом лазере?

6. Объяснить устройство и назначение резонатора в газовом лазере.

7. Как с помощью дифракционной решетки определить длину волны света?

8. Укажите возможности применения газового лазера.