Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Звіт
лабораторної роботи з фізики №13
Мета роботи - Вивчити явище інтерференції і дифракції лазерного випромінювання, визначити:
а) довжину хвилі лазерного випромінювання; б) сталу дифракційної гратки
І
Прилади та обладнання: Лазер неперервної дії ( лазер типу
ЛГ-56), мікрооб’єктив з екраном, плоскопаралельна скляна пластинка, дифракційна гратка, циркуль
Теоретичні відомості та опис установки
Схематично лабораторна установка для спостереження смуг однакового нахилу і визначення довжини хвилі лазерного випромінювання наведена на рис. 1
Якщо на плоскопаралельну пластинку П спрямувати розбіжний пучок світла, який формується мікрооб’єктивом О, то промені, відбиті від передньої і задньої граней плоскопаралельної пластинки є когерентними та інтерферують. Інтерференційна картина у вигляді концентричних кілець – смуг однакового нахилу спостерігається на екрані Е.
Дифракцією називається сукупність явищ, що спостерігаються під час поширення світла в середовищі з різкими неоднорідностями і які пов’язані із зміною напрямку поширення світлових хвиль.
Явищем дифракції пояснюється за допомогою принципу Гюйгенса : кожна точка, до якої доходить хвиля, служить джерелом вторинних хвиль , а обвідна цих хвиль дає положення хвильового фронту в наступний момент часу.
Інтерференційні смуги, які виникають внаслідок накладання хвиль, що падають на плоскопаралейну плпстну під однаковими куами, називаються смугами однакового нахилу.
Послідовність виконання роботи
ЗАВДАННЯ 1. Отримання інтерференційних смуг однакового нахилу у вигляді концентричних кілець і визначення довжини хвилі лазерного випромінювання
Увімкнути блок живлення лазера в мережу 220 В і після ~ 5 хв натиснути на ньому кнопку “Випромінювання”. При цьому появиться лазерний промінь. На відстані 0,10–0,20 м від вихідного вікна лазера встановити мікрооб’єктив О, який розміщений в центрі екрана Е (рис. 1), таким чином, щоб оптичний центр мікрооб’єктива співпадав з напрямком поширення лазерного променя.
На відстані 0,50–0,70 м від вихідного вікна лазера встановити плоскопаралельну скляну пластинку П.
Обертаючи плоскопаралельну скляну пластинку навколо вертикальної і горизонтальної осей домогтися, щоб кут падіння променів на пластинку дорівнював нулю. На екрані Е повинні з’явитися смуги однакового нахилу у вигляді концентричних кілець. Якщо необхідно, проведіть додаткове юстування мікрооб’єктива О і плоскопаралельної пластинки П.
За допомогою циркуля та лінійки виміряти радіуси 4 – 5 темних кілець (m=1, 2,…5).
Обчислити значення для різних значень .
Результати вимірювань і обчислень згідно п.п. 5–6 записати в таблицю 1.
Виміряти відстань від площини екрана Е до поверхні скляної пластинки П.
Побудувати графік залежності .
З графіка для різниці довільних номерів інтерференційних кілець визначити різницю квадратів радіусів (див. рис. 2.5).
Обчислити і знайти довжину хвилі випромінювання лазера за формулою (2.14)
.
Товщина плоскопаралельної пластинки d=0,0215 м. Показник заломлення скла прийняти рівним .
Результати вимірювань і обчислень згідно п.п. 8–11 записати в таблицю 2.
Таблиця 1
№ кільця, m
1
2
3
4
5
*10-3, м
4,8
7
8,7
10,4
11,7
*10-3,м2
23,04
49
75,69
108,16
136,89
Таблиця 2
№ з/п
,
R, м
d, мм
1
26,3
37,5
2,15
2
29,6
3
30,6
сер.
Обчислення шуканої величини за робочою формулою:
1= d*/4*n*R2 = 2.15*10-3*26.3*10-3/4*1.5*1406.25 =
2= d*/4*n*R2 = 2.15*10-3*29.6*10-3/4*1.5*1406.25 =
3= d*/4*n*R2 = 2.15*10-3*30.6*10-3/4*1.5*1406.25 =
ЗАВДАННЯ 2. Дослідження дифракції лазерного випромінювання на дифракційній гратці та визначення сталої гратки
Зняти з оптичної лави екран Е з мікрооб’єктивом О і плоскопаралельну пластинку П.
На відстані 0,25–0,30 м від вихідного вікна лазера розмістити дифракційну гратку та...
