Робота №1. Визначення довжини хвилі випромінювання лазера за допомогою подвійної щілини Юнга.

Обладнання: газовий лазер, подвійна щілина Юнга, білий екран, вимірювальна лінійка, лінза №3 з лабораторного набору з оптики, штатив, висувні стрижні від проекційного ліхтара з двома ширмами на рейтерах.

Сутність роботи полягає у тому, що учні збирають установку, показану на рис. 3.2, де 1-лазер, 2-лінза №3, укріплена в лапці штатива, 3-ширма зі щілиною шириною близько 2 мм, 4-подвійна щілина Юнга, 5-екран.

Скориставшись формулою , учні визначають довжину хвилі лазерного випромінювання, заздалегідь вимірявши ширину інтерференційної смугина екрані, що знаходиться на відстані L від подвійної щілини Юнга. Відстань між обома щілинами учням дають в готовому вигляді. Вона може бути виміряна в процесі самостійного виготовлення подвійної щілини.

У теоретичних відомостях до даної роботи необхідно описати принцип дії лазера і вивести формулу для визначення довжини світлової хвилі, для чого можна скористатися технічним описом, що додається до комплекту приладу, і вказівками, що є, наприклад, в книзі [6, с. 19].

Крім того, необхідно вказати на техніку безпеки при виконанні роботи, хід її виконання і сформулювати контрольні питання.

Для прикладу наводимо результати, одержані в одній з серії вимірювань.

№ досліду	d, мм	, мм	L, м	, нм	ср, нм
1	0,08	16	2	640	613,8
2	0,08	7,5	1	600
3	0,08	19	2,5	600,8

Експериментальна задача в даній лабораторній роботі може бути сформульована і так, щоб, використавши паспортні дані про довжину хвилі випромінювання лазера (= 632,8 нм ), визначити відстань до подвійної щілини Юнга. Це дозволяє вчителю, не змінюючи перелік використовуваного обладнання і інструкцію до роботи, урізноманітнити завдання кожній групі учнів в ході фізичного практикуму і домагатися якісного самостійного виконання роботи кожною групою учнів.

Робота № 2. Визначення постійної дифракційної гратки

Обладнання: лазер, дифракційні ґратки, універсальний штатив, лінза №3, висувні стрижні від проекційного ліхтара з двома ширмами на рейтерах, білий екран, вимірювальна лінійка.

Теоретичні відомості до цієї роботи істотно не відрізняються від відомостей, які даються при виконанні роботи №14 [35, с. 153-155]. Але в цьому випадку необхідно з'ясувати особливості дифракційного спектру, одержаного за допомогою лазера. Слід звернути увагу учнів на те, що чим вищий порядок дифракційного спектра, тим його інтенсивність менша, на що звертається увага студентів у посібнику. [44, с.775]. У той же час ширина дифракційних смуг не характеризує частотні межі спектральних ліній випромінювання лазера.

Нарешті необхідно вказати на наявність між головними дифракційними максимумами системи другорядних дифракційних максимумів, інтенсивність яких значно менша.

У ході виконання роботи учні збирають установку аналогічно схемі, показаній на рис. 3.1, замінивши подвійну щілину Юнга дифракційною граткою і змінивши відстань від ґратки до екрана ≤1м. Потім, вимірявши відстань від ґратки до екрана і відстань від нульового до ±1, ±2 і т.д. максимуму на екрані, і за формулою визначають постійну ґратки d, що використовується в даній роботі. Значення довжини хвилі монохроматичного випромінювання лазера з паспортних даних рівне=632,8 нм.

Наводимо результати однієї з серії вимірювань.

№	, нм	L, м	n	h1,мм	h2, мм	h, мм	Sin	d, мм
1	632,8	0,5	1	33	33	33	0,066	1/96
2	632,8	0,5	2	63	64	63,5	0,1253	1/101
3	632,8	1	2	135	134	134,5	0,1336	1/95

d=9810^-4мм; d_ср=310^-4 мм; d =(983)10^-4 мм

Як і в попередній роботі при виконанні цієї лабораторної роботи експериментальне завдання може бути сформульовано і в іншому вигляді, а саме: визначити за допомогою дифракційної ґратки з відомою сталою (її дає вчитель або взнають по напису на ґратках, якщо використовують шкільні ґратки 1/100 або 1/50) довжину хвилі лазерного випромінювання, тобто аналогічно вказівкам з виконання роботи №14 [35].

При цьому вельми корисне співставлення і оцінка результатів довжини хвилі лазерного випромінювання, одержані в роботі №1 і №2 з паспортними даними.