Задание I. Измерение длины волны излучения газового лазера с помощью дифракционной решетки

Направленность и пространственная когерентность излучения лазера позволяют применять лазерный световой пучок в ряде измерений без предварительной его коллимации. Эта особенность лазерного излучения используется, в частности, в опытах с дифракционной решеткой.

Измерения, выполняемые в данном задании, имеют целью определение длины волны излучения лазера λ. Для этого используется условие максимума при дифракции на дифракционной решетке (1.9), из которого:

, (1.12)

где d – постоянная решетки;k – порядок максимума; φ – угол, на который отклоняются лучи с длиной волны λ от своего первоначального распространения (рис. 1.11). Поскольку угол φ мал, то . Расчетная формула будет иметь вид:

, (1.13)

где – среднее расстояние от центрального максимума () до максимумаk порядка (среднее арифметическое отсчета справа и слева от центрального максимума).

Порядок выполнения задания

1. Подготовить установку к измерениям согласно рис. 1.10. Прямоугольный экран расположить нормально к оси лазера на расстоянии L от плоскости дифракционной решетки.

2. При включенном лазере установить дифракционную решетку перпендикулярно к оси светового луча, выходящего из лазера. Для этого путем вращения столика, несущего решетку, привести световой блик, отраженный назад к лазеру от плоскости решетки точно на середину выходного окна лазера, т.е. добиться совпадения выходящего из лазера светового пучка с его отражением от плоскости решетки.

3. Произвести измерения расстояния х слева и справа от максимума нулевого порядка до максимума k-го порядка. Результаты измерений занести в табл. 1.1.

4. Произвести измерения, аналогичные пункту 3 данного задания с другим расстоянием L между экраном и дифракционной решёткой.

Таблица 1.1

d, мм	L, мм	k	х слева, мм	х справа, мм	хср, мм	,	ср,
		1
		2
		3
		1
		2
		3

5. Рассчитать длину волны излучения газового лазера, используя выражение (1.13), учитывая, что 1 мм = 10⁷ (– ангстрем).

Задание II. Определение постоянной дифракционной решетки

Порядок выполнения задания

1. Подготовить установку к измерениям. На столик 3 поместить подставку с дифракционной решеткой. Прямоугольный экран расположить нормально к оси лазера на расстоянии L от дифракционной решетки. Необходимо проследить, чтобы плоскость дифракционной решетки была перпендикулярна лазерному лучу. После того как все детали установки помещены на соответствующие места, дежурный лаборант или преподаватель включает лазер.

2. Измерить расстояние х от центрального максимума до минимумов 1 и 2 порядка справа и слева от центрального максимума. Результаты занести в табл. 1.2.

3. Произвести измерения, аналогичные пункту 2 данного задания, с другим расстоянием L между экраном и дифракционной решеткой.

Таблица 1.2

, мм	L, мм	k	х слева, мм	х справа, мм	xср, мм	d, мм	dср, мм
		1
		2
		1
		2

4. Рассчитать постоянную дифракционной решетки d из выражения (1.13), приняв длину волны излучения газового лазера  = 0,63 мкм.