Опис установки і методика виконання роботи

Установку для вивчення оптичних властивостей інверсного середовища збирають за схемою, зображеною на рис.4.1. Активний елемент розміщують так, щоб пучок світла лазера вільно проходив через активне середовище, не торкаючись стінок газорозрядної трубки і не відбиваючись від них.

Рис.4.1 Схема лабораторної установки: 1 – газовий лазер ЛГ-32 (ЛГ-56); 2- активний елемент лазера ЛГ-44; 3 – фотоелемент; 4- мікроамперметр.

Для визначення інтенсивності лазерного пучка використовують фотоелемент, що з’єднується з мікроамперметром. Враховуючи закони фотоефекту, вважають, що фотострум, що вимірюється мікроамперметром, пропорційний інтенсивності пучка світла, яке падає на фотоелемент. Тоді, розміщуючи фотоелемент між лазером 1 і активним елементом 2, вимірюють фотострум І_{в0 ,} що відповідає інтенсивності наявного у приміщенні світла, яке падає на фотоелемент в цьому місці. Потім вмикають лазер і вимірюють фотострум І*_{0 ,} що відповідає сумарному пучку світла, яке падає на фотоелемент. За цих умов фотострум, що відповідає інтенсивності тільки лазерного пучка, який входить в активний елемент, визначатиметься різницею .

Аналогічні вимірювання виконують, розмістивши фотоелемент за активним елементом 2, коли середовище в ньому є неактивним: . Для цього вимірюють спочатку фотострумІ_в1 , що відповідає освітленості фотоелемента за активним елементом (позиція 3 на рис.4.1). Потім виконують вимірювання, перекривши непрозорим екраном лазерний пучок і одержують результат І_в1.

Після цього вмикають блок живлення, що створює накачку середовища в активному елементі. За цих умов лазерне випромінювання І₀ , що проходить через активне середовище, підсилюється і набуває значення І₂. Як і в попередніх випадках, знімають покази амперметра І*₂, які відповідають сумарному випромінюванню, що падає на фотоелемент: І_гр.– випромінювання газового розряду, Ів₁ – інтенсивність розсіяного світла в положенні фотоелемента за активним фотоелементом і фотострум І₂.

Перекриваючи непрозорим екраном лазерний пучок, записують фотострум І_в1+І_гр, а потім визначають фотострум, що відповідає інтенсивності лазерного випромінювання І_{2 ,} яке виходить з активного середовища: . Вимірювання повторюють для різних значень потужності накачки активного середовища. Отримані результати записують у таблицю 4.1.

Таблиця 4.1

№п/п

І*0

Ів0

І0

І*1

Ів1

І1

Струм накачування Ін, мА

І*2

Ів1+Ігр

І2

, м^-1

, м^-1

За формулами (8) і (9) визначають коефіцієнт підсилення і поглинання активного середовища і досліджують залежність оптичних властивостей інверсного середовища від потужності накачки (), вимірюючиІ₂ декілька разів, при зміні струму накачки середовища на 2 чи 5 мА.