5.2 Описание лабораторной установки
|
|
|
Рис. 7 |
1. В случае использования установки для наблюдения полос равной толщины: Источником света служит полупроводниковый (GaAs) лазер (λ=650 нм). Излучение от полупроводникового лазера 1 падает на коллиматор 2, закрепленный на экране 3. Расширенный коллиматором пучок лучей, освещает рабочую поверхность интерференционного объекта 4, установленного на держателе D 75 х 15 в вертикальном юстировочном модуле 5. Объект устроен таким образом, что между двумя плоскопараллельными пластинками имеется клиновидный воздушный зазор. Многократно отражаясь от пластин, лучи интерферируют. На экране 6 при этом будет наблюдаться картина чередующихся темных и светлых полос. Для измерений, на экране закрепляется масштабированный бумажный экран. Измерив ширину и период полос можно рассчитать угол клиновидного зазора.
2. Наблюдение интерференционных картин от объекта МОЛ – 1(2): В вертикальный юстировочный модуль 2 устанавливается объект МОЛ – 1(2) в оправе. При этом экран с отверстием 3 и интерференционный объект 4 вынимаются из рейтеров. Параллельный световой пучок освещает фотолитографический тест-объект МОЛ-1 или МОЛ-2, который представляет собой тонкий стеклянный диск с непрозрачным покрытием, на котором по кругу параллельно радиусу нанесены пары щелей с разными расстояниями между ними. Пары щелей равной ширины объединены в группы по четыре. В пределах групп изменяются расстояния между щелями. Свет, интерферируя на паре щелей падает на экран, на котором и проводятся измерения периода интерференционной картины (Δх).
Порядок выполнения работы
Интерференция в воздушном зазоре. Полосы равной толщины.
|
|
2. Установить микрообъектив в магнитной оправе с обратной стороны экрана и подвижками его в поперечных направлениях добиться наиболее полного освещения интерференционного объекта.
3. Небольшим поворотом винтов 6 (см. рис.2) отрегулировать толщину зазора между стеклянными пластиками в объекте. ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается затягивать винты, т.к. это может привести к появлению сколов на пластинках. Вращение винта должно быть плавным без дополнительных усилий в конечном положении. Для появления клиновидного зазора следует ослабить 1 или 2 винта.
Интерференционную картину можно предварительно визуально наблюдать в отраженном (под углом ~ 45-60°) или проходящем свете от настольной лампы или иного светильника (см. рис.7а). Более точную регулировку следует проводить в лазерном пучке, добиваясь получения прямых линий, как показано на рис. 7б, 7в. Для ориентации полос вдоль линий шкалы масштабной сетки следует повернуть оправу с объектом вокруг оптической оси до нужного положения.
-
Измерить координаты максимумов интерференционных полос не менее трех соседних порядков. Координаты следует измерять с точностью не менее ± 1 мм. Полученные данные занести в Таблицу 1.
-
Для каждой пары вычислить период полос B′ij =
и усреднить результаты. Полученное
среднее значение использовать для
расчета угла воздушного клина по
формулам (6) и (7).
Таблица 1.
|
№ |
Линейные координаты полос (мм) ie координаты пс лос (мм) |
|||
|
В1׳ |
В2׳ |
В3׳ |
Вср׳ |
|
|
1. |
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
Опыт Юнга.
1. Добиться четкого изображения интерференционных полос.
2.
Провести
несколько (около пяти) измерений ширины
интерференционной полосы для
каждой из
пар
щелей. Полученные данные усреднить.
Данные занести в Таблицу 2, где Δ
- усредненное
значение ширины интерференционной
полосы.
|
Таблица 2. |
||||
|
№ |
Номер пары щелей пары щеле1 i |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Δ |
|
|
|
|
3. По результатам измерений, зная величину L (она равна расстоянию между экраном и фотолитографическим объектом) и длину волны излучения полупроводникового лазера (λ=650 нм), рассчитать расстояние между щелями по формуле:
.
Получится по одному значению d для каждой пары щелей из группы. Полученные результаты занести в Таблицу 3.
|
Таблица 3. |
||||
|
№ пары щелей |
|
|
|
|
|
d (мкм) |
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
б) |
|
|
|
в) |
|
Рис. 7. Примеры визуально наблюдаемых интерференционных полос (а – непосредственно на объекте, б и в – на экране для различных углов клина). |
-
Контроль степени усвоения материала.