5. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из оптической скамьи 5, на которой установлены лазер 1 и подвижной штатив с фотосопротивлением 2, закрытым диафрагмой с отверстием очень малого диаметра. Фотосопротивление питается от источника питания 3 через последовательно подключённый миллиамперметр 4 (рисунок 4).
Рисунок 4 - Схема лабораторной установки
Ход работы.
Выставим штатив с фотосопротивлением на расстояние
от лазера. Найдём точку максимума по
миллиамперметру. С шагом
перемещаем фоторезистор по горизонтали
,
замеряя значения тока. Далее переместим
фотосопротивление на
и проведём те же измерения.
Все получившиеся значения занесём в таблицу.
Таблица 1 –экспериментальные замеры
|
L = 0,15 м |
L = 1 м |
D, мм |
I, мА |
I, мА |
-0,5 |
0,12 |
0,25 |
-0,4 |
0,30 |
0,31 |
-0,3 |
0,52 |
0,38 |
-0,2 |
0,76 |
0,41 |
-0,1 |
1,05 |
0,45 |
0,0 |
1,15 |
0,51 |
0,1 |
0,92 |
0,50 |
0,2 |
0,64 |
0,45 |
0,3 |
0,28 |
0,40 |
0,4 |
0,15 |
0,31 |
0,5 |
0,10 |
0,25 |
Построим графики зависимости тока от положения фоторезистора на горизонтальной оси.
Рисунок 5 – График зависимости тока на фоторезисторе от положения его положения на горизонтальной оси. Расстояние до лазера 15 см.
Рисунок 6 – График зависимости тока на фоторезисторе от положения его положения на горизонтальной оси. Расстояние до лазера 1 м.
Определим диаметр пятна
расхождения лазерного луча. Диаметр
луча определяется по уровню
.
Для
.
Для .
Рисунок 7 – График зависимости тока на
фоторезисторе от положения его положения
на горизонтальной оси. Расстояние до
лазера 15 см. С уровнем
.
Рисунок 8 – График зависимости тока на
фоторезисторе от положения его положения
на горизонтальной оси. Расстояние до
лазера 1 м. С уровнем
.
Из графиков можно определить
.
И определим угол
.
При
.
Погрешности измерений определяются приборной погрешностью.
Для
и
погрешность составляет половину цены
деления штангенциркуля.
Для
и
погрешность составляет половину цены
деления линейки.
Для угла
можно рассчитать, как косвенную
погрешность. Так как
зависит от
и
.
Расчёт производных был проведён в Wolfram Mathematica.
Вывод.
В данной работе изучили принцип работы оптического квантового генератора (лазера). Построили графики распределения энергии в пучке и определили угол расхождения лазерного луча.
Таким образом, можно сказать, что лазер имеет очень малый угол рассеивания пучка.