Задание 2. Определение расходимости лазерного луча

Теоретически угол расходимости Q лазерного луча определяется по формуле

, где H - длина резонатора лазера, l - длина волны излучения.

Для используемого в работе лазера ЛГ-72 H = 300 мм, реальная расходимость луча у лазеров, определяемая точностью изготовления, оказывается большей. Экспериментально угол расходимости можно определить следующим образом.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1. Измерить диаметры лазерного луча D на различных расстояниях L от выходного зеркала лазера, например, для значений L ₁ = 1 м, L ₂ = 2 м, L ₃= 6 м и L ₄ = 8 м.

Для этого необходимо отпустить винты, крепящие столик с лазером, повернуть его и зажать винты.

2. Так как углы расходимости достаточно малы, то можно считать, что Q @ tgQ. Расходимость рассчитать по формуле:

Q @ tgQ = 2 a _i /(L _i- L ₁)

где a i - величина, равная разности между радиусом R i (радиусом пятна на расстоянии L i) и наименьшим радиусом R 1 (на расстоянии L 1), (см. рис. 74.2.2), т.е. a 2 = R 2- R 1 , a 3 = R 3- R 1 и т.д.
Рис. 74.2.2

3. Определить среднее значение угла расходимости Q и сравнить его с теоретическим значением.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Измеренные расстояния между дифракционными максимумами первого (l ₁₁) и второго (l ₂₂)порядков.

2. Значения углов дифракции первого и второго порядков j₁ и j₂.

3. Значения длины волны l, рассчитанные по первому и второму порядкам; средневзвешенное значение и его погрешность.

4. Значение угла расходимости лазерного луча, рассчитанное по теоретической формуле и его значение определенное экспериментально.

ВОПРОСЫ

1. Почему в работе используется вогнутая шкала?

2. Как изменится дифракционная картина, если использовать решетку с большей постоянной d?

3. Чем определяется расходимость лазерного луча?

ЛИТЕРАТУРА

& Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 5-ти т. – 4-е изд., перераб. – М.: Наука. Физматлит, 1998.

& Соловьёв В.А., Яхонтова В.Е. Основы измерительной техники. Руководство к лабораторным работам по физике. Учеб. пособие. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. – 216 с.

& Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1990.

& Оптика Ч. 7. / Под ред. В.Е. Холмогорова» Л.: Изд-во ЛГУ, 1995.

& Математическая обработка результатов эксперимента. Методическое пособие для лабораторного физического практикума.СПбГУ. /Е.П. Зароченцева, И.С. Бобкова, Н.А. Малешина. СПб., 2010.