Методика проведения эксперимента. Целью работы является изучение основных характеристик лазера: длины волны излучения, и определение расходимости лазерного излучения луча в дальней зоне

Целью работы является изучение основных характеристик лазера: длины волны излучения, и определение расходимости лазерного излучения луча в дальней зоне.

Длину волны лазерного излучения λ можно определить с помощью дифракционной решетки, помещенной на пути луча. Используя условие главных максимумов интенсивности для дифракционной решетки,

(2)

(i = 0,1,2,3,...), где i - порядок максимума, d -период решетки, φ_i - угол, образуемый лучом и направлением на выбранный максимум, можно определить длину волны, определив предварительно φ_i и d.

Углы дифракции φ_i определяются через линейные размеры дифракционной картины на экране - расстояние x_i от центра дифракционной картины до центра i -максимума -следующим образом:

(3)

где L - расстояние от дифракционной решетки до экрана.

Тогда, с учетом -формулы (2) и соотношения

выражение для λ примет вид

(4)

Кроме красной длины λ ₁, Ne – He лазер может генерировать инфракрасное излучение в области мкм и в области мкм, что соответствует наличию еще двух пар лазерных уровней в смеси Ne и Не. Настройка излучателя на ту или иную длину волны излучения производится установкой зеркал резонатора с высоким коэффициентом отражения для требуемой длины волны излучения.

Диаметр пучка определяется визуальным отсчетом по экрану с миллиметровой сеткой, передвигаемому на разные расстояния от лазера.

Порядок выполнения работы

1. Изучить техническое описание (ТО) и инструкцию по эксплуатации (ИЭ) используемого в работе лазера.

2. Включить лазер в соответствии с порядком включения по ИЭ; после появления красного лазерного луча приступить к измерениям.

I. Определение длины волны видимого лазерного излучения

1. Установить на пути луча укрепленную в подставке дифракционную решетку, за ней - экран с миллиметровой шкалой. Перемещая решетку так, чтобы луч попадал в центральную часть ее, и, перемещая экран вдоль луча, получить на экране четкую дифракционную картину.

2 Измерить расстояния x_i от центра дифракционной картины до центров нескольких максимумов (не менее 3х) слева и оправа от центра.

3. Измерить линейкой расстояние L от решетки до экрана (не менее 3 раз).

4. По формуле (4) рассчитать значения λ, вычислить среднее значение и погрешность измерения (величина d=1/100 мм).

Составить и заполнить таблицу с результатами измерений и расчетов.

II. Определение расходимости луча в дальней зоне

1. Установить на рельсе на пути луча экран с миллиметровой сеткой. Вблизи лазера установить поглощающий фильтр, уменьшающий яркость светящегося пятна на экране, для получения более четкой границы пятна.

2.Передвигая экран вдоль луча от минимального расстояния до лазера и далее, измерять диаметр пятна D на экране на разных (не менее 10) расстояниях l от лазера. Расстояние измеряется линейкой, диаметр луча - по миллиметровой сетке экрана. Измерения повторить не менее 3 раз, увеличивая и уменьшая расстояние.

3. Составить и заполнить таблицу с результатами измерений.

4. Построить график зависимости D(l). По графику определять линейный участок зависимости и рассчитать по формуле (1) расходимость Q луча (в миллирадианах) и погрешность ΔQ.

5. Пользуясь графиком, методом экстраполяции оценить диаметр лазерного луча на выходе из лазера D _вых и погрешность ΔD _вых

Контрольные вопросы