Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лб.1.06.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
07.03.2016
Размер:
477 Кб
Скачать
☆

Метод определения длины волны газового лазера

Световые лучи от лазера S, прошедшие через дифракционную решетку P, проецируются на экран Э. На экране видны спектры нулевого (0), первого (1), второго (2) и третьего (3) порядков( рис. 1).

Длина волны определяется по формуле , где d – постоянная решетки,

К – порядковый номер максимума на экране. Таким образом, для определения длины волны нужно измерить только к

Рассмотрим определение к для 1 – го порядка. Для ОАС (рис. 3)

С небольшой погрешностью можно считать , что , т.к. углы малы. Отсюда

в общем виде:

      1. Рисунок 3

Методика эксперимента

ЗАДАНИЕ 1.Определение длины волны излучения газового лазера с помощью дифракционной решетки.

  1. Ознакомиться с устройством лазера и инструкцией по эксплуатации.

  2. Выполните указание инструкции по эксплуатации и включите прибор.

  3. Измерьте и запишите расстояние между линиями в спектрах 1, 2, 3.и нулевого порядков справа и слева.

  4. Измерьте расстояние между дифракционной решеткой и экраном R.

  5. Повторите измерения еще при двух разных R.

1. 2.Обработка результатов.

  1. Занести данные в таблицу.

  2. Определите длину волны излучения лазера по формуле .

  3. Получите

  4. Сопоставьте результат со значениями длины волны излучения из технических данных прибора.

  5. Определите погрешность опыта.

ЗАДАНИЕ 2. Рассчитайте энергию фотона, излучаемую лазером (энергию перехода 3S2p в атоме неона ) по формуле ,

где h- постоянная Планка =6,625 · 10-34 Дж с,

с- скорость света.=3 · 108 м/с

Таблица - Результаты измерений

R

        1. К=1

L1 слева

=

Е=

L1 справа

        1. K=2

L2 слева

=

L2 справа

        1. K=3

L3 слева

=

L3 справа

Дополнительные пункты

  1. Принцип действия лазера и назначение каждой из составных его частей.

Газовый ОКГ называют квантовый генератор, в котором активное вещество находится в газовой среде. Как и другие ОКГ , газовый генератор состоит из трех основных частей:

  1. Активного (рабочего ) вещества;

  2. Резонансной системы , представляющей две параллельные системы, с нанесенным на них отражающим покрытием;

  3. Системы возбуждения.

На рис. 4 изображена типичная схема лазера. Газ заключен в стеклянный баллон специальной формы 1. Вне баллона находятся зеркала, представляющие собой оптическую систему резонатора 2. Возбуждение осуществляется с помощью электрического разряда генератора 3.

Данная установка относится к типу ионных ОКГ. В качестве рабочего вещества и

3

Зеркало

спользуется смесь гелия с неоном.

2

Рисунок 4

1.1Излучение и поглощение.

  1. Процесс перевода частиц из нормального состояния (основного) в состояние с большей энергией называется возбуждением. В данной системе возбуждение атомов неона происходит при получении энергии от электронов гелиевой плазмы.

  2. Обычно число атомов в системе, находящейся в возбужденном состоянии, меньше числа не возбужденных. В основном состоянии атом может существовать неограниченно долгое время. Время пребывания в возбужденном состоянии ограничено 10 –8 сек. Однако существуют возбужденные состояния с большим временем жизни ( 10-3 с ). Их называют метастабильными.

  3. Самопроизвольный переход атомов в нижнее энергетическое состояние называется спонтанным. Особенностью спонтанного излучения является то , что оно носит случайный характер и представляет беспорядочную смесь квантов с различными длинами волн. Ни по частоте, ни по фазе такие волны не согласованы, и спектр излучения представляет произвольный набор частот, рис. 5

I

Рисунок 5

Частица может переходить на нижний энергетический уровень и испускать квант света под действием другого кванта. Такое излучение называется индуцированным, рис.6. Рожденные под действием внешнего поля кванты электромагнитного излучения строго когерентны вынуждающим квантам.

hν

hν

h

Рисунок 6

  1. Переход из возбужденного состояния в нормальное может быть без излучательным. В этом случае энергия атомов неона превращается в тепло.

  2. При индуцированном переходе вместо одного появляются два фотона, т.е. происходит удвоение их числа . Эти два фотона могут быть причиной следующих индуцированных переходов. Происходит лавинообразный процесс. В конечном счете происходит усиление света, прошедшего через возбужденную среду. Такая среда называется активной или рабочей.

  3. Однако, усиление возможно лишь тогда, когда в возбужденном состоянии находится больше половины всех частиц системы. Иначе процесс будет идти с затуханием. Создание таких условий, когда в возбужденном состоянии находится больше половины всех частиц системы называется созданием инверсной заселенности энергетических уровней. Создать такую заселенность можно только в системе с числом энергетических уровней более двух.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]