Міністерство освіти та науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Оптична лабораторія
/
ЗВІТ
про виконання лабораторної роботи №13
ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ ХВИЛІ КОГЕРЕНТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ЛАЗЕРА
Львів-2012
Мета:
Вивчити явище інтерференції і дифракції лазерного випромінювання, визначити:
а) довжину хвилі лазерного випромінювання; б) сталу дифракційної ґратки.
Теоретичні відомості:
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.
Рис. 1
Послідовність виконання роботи:
ЗАВДАННЯ 1. Отриманняінтерференційних 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. УВАГА! Із–за використання високої напруги в лазері (до 5000 В) слід бути гранично уважним і акуратним при виконанні роботи: така напруга небезпечна для життя.
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 Едо поверхні скляної пластинки П.
Побудувати графік залежності .
З графіка для різниці довільних номерів інтерференційних кілець визначити різницю квадратів радіусів .
Обчислити і знайти довжину хвилі випромінювання лазера за формулою .
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.
ЗАВДАННЯ 2. Дослідження дифракції лазерного випромінювання на дифракційній ґратці та визначення сталої ґратки
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 ґратку так, щоб промінь лазера проходив через її центр. Екран Е встановити на відстані =0,20–0,35 м від дифракційної ґратки. На екрані появиться дифракційна картина (рис. 2).
Виміряти відстань від ґратки до екрана та відстань між нульовим і першим максимумами, нульовим і другим і т.д. максимумами.
Визначити сталу дифракційної ґратки для значень m=1,2,3,4 за формулою: .
Результати вимірювань і обчислень записати таблицю 3.
Розрахувати похибки знаходження товщини плоскопаралельної пластинки.
Проаналізувати отримані результати.
rm2 Рис. 2
Таблиці результатів вимірювань:
№ кільця, m
1
2
3
4
5
, мм
4
7
10
12
13
/, мм2
16
49
100
144
169
Таблиця 1
№ з/п
,
R, мм
d, мм
1
33,0
442
21,5
605
17
2,3
2
33,7
442
618
4
3
35,0
442
642
20
сер.
33,9
442
622
14
Таблиця 2
№ з/п
1
278
0,5
1
19
0,0091
0,0002
1,1
2
278
0,5
2
38
0,0092
0,0001
3
278
0,5
3
57
0,0093
0,0000
4
278
0,5
4
76
0,00...
