Порядок включения прибора

ВКЛЮЧАТЬ ЛАЗЕР МОЖЕТ ТОЛЬКО ЛАБОРАНТ ИЛИ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ!

1. Поставить тумблер "Высокое" в нижнее положение.

2. Поставить ручку "Регулировка напряжения" в крайнее левое положение.

3. Перевести тумблер "Сеть" в положение "Сеть". При этом должна загореться одна сигнальная лампочка.

4. Через 5 минут перевести ручку "Регулировка напряжения" в крайнее правое положение.

5. Перевести тумблер "Высокое" в положение "Высокое". При этом должна загореться другая сигнальная лампочка.

ВНИМАНИЕ! ПРИ ПЕРЕВОДЕ ТУМБЛЕРА "ВЫСОКОЕ" в положение "ВЫСОКОЕ" ВЫХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ 2300 В.

6. Произвести поджиг газоразрядной трубки включением кнопки "Поджиг". . .,

7. Ручкой "Регулировка напряжения" установить ток разряда 30 мА.

Порядок отключения прибора

1. Поставить тумблер "Высокое" в положение "Выкл."

2. Поставить тумблер "Сеть" в положение "Выкл.".

3. Снять напряжение сети от стабилизатора СБП-11Б.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

1. Во время работы с лазером следует помнить, что ПОПАДАНИЕ В ГЛАЗА ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ - ОПАСНО ДЛЯ ЗРЕНИЯ.

2. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ВСЯКОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЛАЗЕРА ОТНОСИТЕЛЬНО ОПТИЧЕСКОЙ СКАМЬИ.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

Установка, на которой выполняются все упражнения данной лабо­раторной работы, представлена на рис.7 (см. в конце). Все детали установки расположены на оптической скамье (1). Газовый лазер (2) закреплен неподвижно на скамье (1) и съюстирован относительно опти­ческой оси установки. На скамье крепится раздвижная щель (3), рейтор (4) с трехкулачковым зажимом, служащий для закрепления различ­ных приспособлений, соответственно с каждым упражнением.

На рейторе (5) закреплено в поперечных салазках фотосопротивле­ние (6). Микроамперметр (7) служит для измерения фототока фотосопротивления (6).

Задания

1. Приближенное измерение длины волны излучения с помощью дифракционной решетки

Направленность и пространственная когерентность излучения ла­зера позволяет применять лазерный световой пучок в ряде измерений без предварительной его коллимации. Для подготовки к измерению, щель (3) полностью раскрывается, рейтор (5) должен быть снят со скамьи.

В кулачки рейтора (4) ставится дифракционная решетка, храня­щаяся в коробке с принадлежностями.

После того как все детали установки помещены на соответствующие места преподаватель или лаборант включает лазер.

При включении лазера необходимо установить дифракционную ре­шетку перпендикулярно к оси светового пучка, выходящего из лазера. Для этого путем более точной установки решетки в кулачках, приводят световой блик, отраженный назад к лазеру от плоскости решетки, точно на средину выходного окна лазера, т.е. добиться совпадения выходящего из лазера светового пучка с его отражением от плоскости решетки.

Ввиду монохроматичности излучения лазера, на экране (10) на­блюдается множество неперекрывающихся дифракционных спектров различ­ных положительных и отрицательных порядков. Эти спектры образуют на экране целый ряд красных полосок, повторяющих сечение первичного светового пучка, падающего на решетку.

Экран должен быть перпендикулярен пучку света и порядки спект­ров должны располагаться симметрично относительно нуля шкалы экра­на.

Под расстоянием между дифракционными спектрами и спектром нулевого порядка надо понимать расстояние между серединами наблюдаемых спектров - полосок.

Расчет длины волны ведется по формуле:

где d - постоянная решетки ( в нашем случае d = 1/100 мм )

- угол дифракции, k - порядок спектра, - длина волны лазерного излучения.

Угол дифракции определяется из соотношения (см. рис.2):

где Xm - расстояние между левым и правым максимумом порядка k,

L – расстояние от плоскости дифракционной решетки до плоскости экрана.

Найденное значение длины волны используют в расчетах, необходимых для последующих упражнений.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУМЕРНОЙ РЕШЕТКИ

В кулачки рейтора (4) установить двумерную решетку. На экране должна появиться двумерная дифракционная картина, представляющая собой систему красных полос, расположенных по вертикали и горизон­тали. Вращая решетку, добиться чтобы одни максимумы лежали на оси ОХ, а другие на оси ОУ экрана. Измерить положения центров максиму­мов, лежащих на горизонтали и вертикали относительно нулевого мак­симума. Из полученных отсчетов найти углы дифракции (см. задание 1) и периоды решетки в соответствии с формулами, приведенными в зада­нии 1.

3. ФРЕНЕЛЕВА ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА ЩЕЛИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ CВЕTOBOЙ ЭНЕРГИИ В ДИФРАКЦИОННОЙ КАРТИНЕ

Для наблюдения дифракции на пути луча установить щель. Наблюде­ния следует проводить, постепенно изменяя ширину щели.

При построении кривой распределения энергии в дифракционном спектре установить щель так, чтобы нулевой максимум приходился на центр шкалы экрана. Поставить на скамью рейтор (5) с фотосопротивлением (6). Проверить соединение проводов от фотосопротивления к микроамперметру. Следует иметь в виду, что микроамперметр имеет 2 предела измерений, соответственно каждому пределу меняется цена деления прибора. Закрыть плотной бумагой луч лазера, снять значе­ние темнового тока J_т . Убрать бумагу и найти среднюю точку ну­левого максимума по максимальному значению тока. Перемещая сопро­тивление перпендикулярно скамье с шагом 1-2 мм, снять по 8-10 за­меров с левой и правой стороны от центрального максимума. При изме­рении по мере надобности переключать диапазон измерений микроамперметра. Заполнить таблицу 1 и отметить в графе "примечание" положе­ние максимумов и минимумов.

№№ п/п	Показания микроамперметра	Цена деления	Ток J в по прибору	J=JC-JT	примечание

Где J_C – значение тока в каждой измеренной точке,

J_T – значение темнового тока.

Построить кривую. Сравнить интенсивность в "0", 1-ом и 2-ом максимумах с теоретическим значением (J: J₁: J₂=1:0,47:0,017 ).

1. Что такое дифракция волн? В каких случаях наблюдается это явление? Чем это явление отличается от рефракции волн.

2. Выведите условия минимумов и максимумов для дифракции плоских волн на щели.

3. Что такое дифракционная решетка, какими параметрами она характеризуется? Выведите условие главных максимумов для дифракционной решетки.

4. Дайте формулировку принципа Гюйгенса.

5. Что такое период решетки?

6. Запишите условие главных максимумов дифракционной решетки.

7. Что такое разрешающая способность дифракционной решетки?

8. Дайте текстовую формулировку критерия Рэлея.