Задание для студентов по лабораторной работе №17

«Определение длины волны излучения гелий-неонового лазера с помощью дифракционной решетки. Определение размера эритроцита по дифракции на эритроците излучения гелий-неонового лазера

Цель работы:»Определить длину волны излучения гелий-неонового лазера с помощью дифракционной решетки. Определить размеры эритроцита по дифракции излучения гелий-неонового лазера на эритроцитах ..

Вопросы теории (исходный уровень):

Электромагнитные волны, шкала электромагнитных волн. Интер­ференция и дифракция света. Интерференционные и дифракционные прибо­ры. Принцип рентгеноструктурного анализа. Понятие о голографии. (Лекция №13)

Вынужденное излучение, его особенности. Условия усиления света. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Назначение активной среды, системы накачки и резонатора в лазерах. Схема работы лазера. Характеристики ла­зерного излучения. Воздействие низкоинтенсивного и высокоинтенсивно­го лазерного излучения на биологические ткани. Физические основы ла­зерной терапии и хирургии. (Лекция №15)

Определение длины волны лазера и размеров малых объектов по дифракционной картине.

Содержание занятия:

1.Выполнить работу по указаниям в руководстве к данной работе.

2.Оформить отчет.

3.Защитить работу с оценкой

4. Решить задачи.

Задачи.

1.На дифракционную решетку с периодом с = 0,004 мм падает нормально монохроматический свет. При этом главному максимуму четвертого порядка соответствует отклонение от первоначального направления на угол= 300. Определите длину волны света.

2.На дифракционную решетку падает нормально свет. При этом максимум второго порядка для линии 1 = 0,65 мкм соответствует углу1 = 450. Найдите угол, соответствующий максимуму третьего порядка для линии2 = 0,50 мкм.

3.Показать на рисунке, что точечный источник, помещенный в фокусе собирающей линзы, дает плоский волновой фронт.

4.Определите постоянную дифракционную решетки, если при освещении ее светом с = 656 нм второй максимум виден под углом 150 к нормам дифракционной решетки.

5.На щель шириной 210-6 м падает нормально монохроматический пучок света с= 5895 нм. Найдите углы, в направлении которых наблюдается минимум света.

Лабораторная работа №17 Определение длины волны излучения гелий-неонового лазера с помощью дифракционной решетки.

Дифракционная решетка представляет собой прозрачную пластинку, на которой через равные промежутки aнанесены параллельные непрозрачные штрихи ширинойb. Величинаc=a+bназывается периодом дифракционной решетки. При освещении решетки нормально падающим монохроматическим светом происходит дифракция. Вторичные когерентные волны, образующиеся в результате дифракции, распространяясь по всем направлениям, интерферируют, образуя дифракционную картину.

Известно, что главные дифракционные максимумы возникают при условии

(1)

где k= 0, 1, 2... - порядок главных максимумов.

Зная период решетки c и угол, под которым виден максимумk-го порядка, можно определить длину волны падающего света

. (2)

Схема установки для определения длины волны лазера (рис.9) состоит из лазера ЛГ-50 (1), дифракционной решетки (2) и экрана для наблюдения дифракционной картины (3). Для того, чтобы определить длину волны лазера по формуле (2), необходимо знать период решетки c, порядок максимумаkи угол. Период дифракционной решетки обычно указывается на её оправе. Угол можно найти из формулы:

, (3)

где b - расстояние между решеткой и экраном;a - расстояние между максимумамиk-ого и нулевого порядков.

Схема эксперимента:

Приборы и материалы: гелий-неоновый лазер, стандартная дифракционная решетка, экран, препарат высушенного мазка крови, измерительные линейки.

Основные формулы:

1. Длина волны лазерного излучения, определяемая по дифракционной картине с использованием максимума третьего порядка:

2. Диаметр эритроцитов, определяемый по дифракционной картине с использованием максимума второго порядка:

3. Ошибка оценки истинного значения длины волны лазерного излучения:

4. Ошибка оценки истинного значения размеров эритроцитов:

5. Исправленные среднеквадратичные отклонения среднего выборочного для величин аиб:

,

с- период стандартной дифракционной решетки, - длина волны, а и б – расстояние между требуемыми максимумами дифракционной картины и расстояние между экраном и дифракционной решеткой соответственно,d– диаметр эритроцитов,S– исправленное среднеквадратичное отклонение,иd– ошибки оценки.

Черта над символом означает среднее значение величины.

Ход работы:

1. Установить лазер, дифракционную решетку и экран как показано на рис. 9.

2. Включить лазер и получить на экране четкую дифракционную картину с максимумами не менее четвертого порядка.

3. Измерить расстояние bмежду решеткой и экраном и расстояниеaмежду максимумами третьего и нулевого порядков пять раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.

4. Оценить длину волны газового лазера. Рассчитать погрешность оценки и результаты вычислений занести в таблицу 1:

Таблица 1

Номер опыта	b, м	a, м	, м
1
2
3
4
5