2.3.2. Визначення кутової розбіжності лазерного випромінювання

Цей пункт лабораторної роботи виконується шляхом вимірювання діаметрів лазерно­го променя безпосередньо на виході лезера і на екрані, встановленому перпендикулярно до напрямку розповсюдження променя на певній відстані від лазера. В умовах проведення даної лабораторної роботи вимірювання діаметрів променя здійснюється за допомогою звичайної (шкільної) лінійки з міліметровими поділками. Для цього безпосередньо зразу за вихідним вікном лазера паралельно йому встановлюється матовий екран (роль якого успішно виконує лист звичайного білого паперу). На зворотному боці екрану вимірюється діаметр світної плями, що утворюється в місці потрапляння на екран лазерного променя. По тому екран переноситься на певну відстань (кілька метрів) від лазера і повторно вимірюється діаметр світної плями на ньому. Схема досліду представлена на рис.3.

Позначення на рис.3: Е₁, Е₂  екран для вимірювання діаметра світної плями в першо­му і в другому його положеннях; D₁, D₂  діаметри світної плями в першому і в другому положеннях екрану; L  відстань між першим і другим положеннями екрану;   кут роз­біжності лазерного променя.

Як слідує з геометричних міркувань (див. рис.3), кут розбіжності лазерного променя можна визначити за виразом:

Обрахований кут розбіжності слід виразити в мілірадіанах (мрад).

2.3.3. Визначення довжини хвилі лазерного випромінювання

В даній лабораторній роботі довжина хвилі оптичного випромінювання () визнача­ється за допомогою дифракційної гратки (ДГ). Схема проведення досліду представлена на рис.4, де чорною жирною стрілкою показано лазерний промінь, що падає на ДГ. Результат

д ифракції променя на ДГ буде видно на екрані за ДГ у вигляді низки лінійно роз­ташованих яскравих плям, так званих дифракційних максимумів, кожному з яких присвоюється “номер порядку” т, який відраховується від центрального, “нульового” (що лежить на продовженні первинного лазерного променя безпосе­редньо під ДГ), вправо  як дотатнє чис­ло, а вліво  як від’ємне.

Геометричні параметри цього експе­рименту пов’язані з кроком ДГ і довжи­

ною хвилі світла відомим із хвильової оптики виразом:

dSin_m = m (3)

де d – крок дифракційної гратки. Сенс решти величин, що входять у цей вираз, зрозумілий з рис.4. Скориставшись виразом (3), і виконавши необхідні вимірювання параметрів екс­перименту, можна обрахувати довжину хвилі світла, генерованого Не-Ne лазером.

Особливістю виконання цього пункту лабораторної роботи є необхідність самостійного визначення кроку ДГ. Для цього ДГ слід покласти на предметний столик мікроскопу, під­клавши під неї листочок білого паперу. Зверху на ДГ покласти лінійку з чіткими мілімет­ровими поділками (бажано, щоб це була металева лінійка). Збільшення мікроскопу вибра­ти таким, щоб міліметрова поділка лінійки займала якомого більшу частину поля зору мік­роскопу (в лабораторній роботі використовується стереоскопічний мікроскоп типу МБС-14 і ця умова виконується при встановленні перемикача діапазонів збільшення на поділку “7”). Порахувавши число штрихів ДГ, яке припадає на міліметрову поділку лінійки (1000 мкм), обрахувати (в мікрометрах, з точністю до третього знаку) крок ДГ.

Зауваження. Для забезпечення якомога більшої точності визначення , слід забез­печити умови якомога більш точного вимірювання геометричних параметрів експеримен­ту. Для цього відстань від ДГ до екрану має бути не меншою 1 м, а при визначенні число­вого значення Sin_m, (коли на екрані прийдеться вимірювати відстань між нульовим і т-тим дифракційними максимумами) число т слід вибрати якомога більшим (наскільке це дозволять зробити умови експерименту).

Визначивши всі необхідні експериментальні дані, обрахувати значення . Дати оцінку похибки визначення значення .