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 0,0094 0,0001   сер. 278 0,5 хххх xxxx 0,0093 0,0001   Таблиця 3 Обчислення шуканої величини:








/ Кінцевий результат: з відносною похибкою з відносною похибкою Висновок: На даній лабораторній роботі я вивчила явище інтерференції і дифракції лазерного випромінювання, а також визначила довжину хвилі лазерного випромінювання та сталу дифракційної ґратки.