Описание установки

Схема установки для определения длины волны излучения лазера изображена на рис.5.

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. Вдоль оптической скамьи распо­ложена шкала 5 для измерения расстояния между решеткой и экраном.

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

(4)

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

Для определения размеров частиц используется гистологический препарат эрит­роцитов крови кролика. Размер эритроцитов определяется по формуле (3). Угол  нахо­дят из соотношения

(5)

где D – диметр дифракционного кольца. Так как в установке после частиц, вызываю­щих дифракцию света, не установлен объектив и используется непосредственно удален­ный экран, дифракционные кольца получаются широкими. Поэтому:

, (6)

где D₁ и D₂ – внешний и внутренний диаметр кольца.

З начения коэффициента m берутся соответственно номеру кольца. Кольца нуме­руются с первого темного кольца, окружающего центральный светлый круг.

Включать и настраивать лазер разрешается только в присутствии преподавателя или лаборанта.

Всякое перемещение лазера как во включенном, так и в выключенном состоянии студентам категорически воспрещается!

Попадание в глаза прямого лазерного излучения опасно для зрения!

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение длины волны излучения газового лазера:

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 четырех порядков;

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

д) измерьте расстояние х₁ между максимумами первого порядка;

е) определите tg ₁ для максимумов первого порядка по формуле (4);

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

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

и) произведите аналогичные измерения и вычисления для максимумов второго, третьего и т.п. порядков;

к) вычислите среднюю длину волны излучения лазера;

л) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

k	L, мм	х, мм	tg	sin	, мм	, мм

Задание 2. Определение размеров эритроцита:

а) установите на оптической скамье исследуемый препарат и экран;

б) получите на экране четкую дифракционную картину;

в) измерьте расстояние L между препаратом и экраном;

г) измерьте внешний D₁ и внутренний D₂ диаметры первого темного кольца и вычислите диаметр кольца D по формуле (6);

д) вычислите tg ₁ по формуле (5) и по таблице найдите sin ₁;

е) вычислите размер эритроцитов r₁ по формуле (3);

ж) проделайте аналогичные измерения и вычисления для следующих светлых и темных колец;

з) вычислите средний размер эритроцита ;

и) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу:

Номер дифракционного кольца	m	L, мм	D1, мм	D2, мм	D, мм	tg 	sin 	r, мм	, мм