Учебное пособие по экспериментальной физике составлено в соответствие с программой по общему курсу физики и по физическому практикуму для студентов очного и заочного обучения инженерно-технических специальностей нефтегазовых университетов.
Скачать 2.09 Mb.
|
Целью данной работы является изучение принципа действия гелий-неонового лазера, свойств лазерного излучения, определение длины волны излучения. В частности, необходимо экспериментально выполнить качественную проверку монохроматичности и поляризованности лазерного излучения, определить угол расходимости лазерного луча, выполнить проверку пространственной когерентности лазерного излучения, определить длину волны лазерного излучения.Экспериментальная часть
1. Установите дифракционную решетку на пути хода лазерного пучка (рис. 7), получите на экране дифракционную картину. Зарисуйте дифракционную картину (в цвете). Сделайте вывод о монохроматичности лазерного излучения. 2. Установите на оптическую скамью между лазером и экраном поляроид. Вращая поляризационную пластинку поляроида вокруг оси, совпадающей с лазерным лучом, наблюдайте картину на экране. Сделайте вывод о поляризации лазерного излучения. Задание 2. Определение угла расходимости лазерного луча. Одной из особенностей лазерного излучения является его острая направленность, малый угол расходимости . Это связано с тем, что в генерации и усилении света участвуют только фотоны, летящие параллельно оси резонатора. Однако волновые свойства света не позволяют получить угол расходимости, равный нулю. Из геометрических соображений (рис. 8) следует формула для угла расходимости , (2) где – диаметр светового луча на выходе из лазера, – диаметр светлого пятна от лазерного луча на экране, – расстояние от выходного отверстия лазера до экрана. Угол расходимости лазерного луча определяет границы центрального пятна, т.е. положение первого дифракционного минимума от выходного отверстия лазера. С другой стороны, из теории дифракции Фраунгофера на круглом отверстии положение первого минимума определяется по формуле . (3) Для экспериментального определения угла расходимости: 1. Получите светлое пятно лазерного луча на экране, зарисуйте его, измерьте его диаметр . 2. Измерьте диаметр светового пятна на выходе из лазера. Для этого приложите миллиметровку к выходному отверстию лазера, зарисуйте круглое пятно света. 3. Измерьте расстояние от выходного отверстия лазера до экрана. 4. По формуле (2) рассчитайте угол расходимости лазерного луча. 5. По формуле (3) рассчитайте угол, под которым расположен первый дифракционный минимум от круглого отверстия диаметром . 6. Сравните результаты обоих измерений, сделайте выводы.
Схема опыта Юнга от протяженного некогерентного источника света представлена на рис. 9. Здесь S - источник света, S' - первая щель, которая играет роль точечного источника света. Волновой фронт от неё разделяется на два проходящих через щели S1 и S2. Поэтому лучи 1 и 2 когерентны между собой. Накладываясь в некоторой точке экрана, например в точке А, они или усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от разности хода . При работе с лазером необходимость щели S' отпадает, так как излучение лазера когерентно и лучи, падающие на щели S1 и S2, а значит и выходящие из них, также когерентны. Лазерное излучение пространственно когерентно. Для качественной проверки пространственной когерентности излучения лазера установите на пути луча экран с двумя щелями. Убедитесь в наличии интерференционной картины на экране. Зарисуйте эту картину. Сделайте выводы о пространственной когерентности лазерного излучения.
Первый способ. Дифракция на 1 щели. Условие дифракционного минимума для 1 щели , (4) где – ширина щели, – порядок минимума, - угол, под которым наблюдается минимум, - длина волны излучения. Из геометрических соображений (рис.10) для первого минимума ( ) следует, что , где – координата первого интерференционного минимума, - расстояние между первыми симметричными минимумами, т.е. ширина центрального максимума. При малом угле и тогда . (5) Подставив (5) в (4), получим выражения для для : . (6) Для экспериментального определения поместите между лазером и экраном щель шириной . Получите дифракционную картину. Измерьте расстояние между первыми симметричными минимумами, т.е. ширину центрального максимума, а также расстояние . По формуле (6) определите длину волны. |
Похожие:
 | Учебное пособие по английскому языку для студентов заочного обучения экономических специальностей |  | Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело.... |
| Методические указания предназначены для самостоятельного изучения предмета, выполнения контрольной работы и подготовки к экзамену... | | Методическое пособие для выполнения контрольной работы по курсу «Психология и педагогика» составлено старшим преподавателем Л. В.... |
| Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения для всех специальностей, предусматривающих... | | Учебное пособие предназначено для подготовки студентов экономико-управленческих специальностей по программе группового проектного... |
| Ч 15. English Grammar (Term I): Учебное пособие по грамматике английского языка для студентов всех специальностей очной и очно-заочной... | | Учебное пособие предназначено для студентов специальности 270105 Городское строительство и хозяйство, может быть использовано для... |
| Методические рекомендации предназначены для студентов и выпускников всех специальностей очного и заочного обучения, могут использоваться... | | Методические рекомендации предназначены для студентов и выпускников всех специальностей очного и заочного обучения, могут использоваться... |