-
Выключение излучателя.
-
Для выключения излучателя необходимо выключить тумблер ‘Сеть”.
-
Метод определения длины волны газового лазера
Световые лучи от лазера S, прошедшие через дифракционную решетку P, проецируются на экран Э. На экране видны спектры нулевого (0), первого (1), второго (2) и третьего (3) порядков( рис. 1).
Длина волны определяется по формуле , где d – постоянная решетки,
К – порядковый номер максимума на экране. Таким образом, для определения длины волны нужно измерить только к
Рассмотрим определение к для 1 – го порядка. Для ОАС (рис. 3)
С небольшой погрешностью можно считать , что , т.к. углы малы. Отсюда
в общем виде:
Рисунок 3
Методика эксперимента
ЗАДАНИЕ 1.Определение длины волны излучения газового лазера с помощью дифракционной решетки.
-
Ознакомиться с устройством лазера и инструкцией по эксплуатации.
-
Выполните указание инструкции по эксплуатации и включите прибор.
-
Измерьте и запишите расстояние между линиями в спектрах 1, 2, 3.и нулевого порядков справа и слева.
-
Измерьте расстояние между дифракционной решеткой и экраном R.
-
Повторите измерения еще при двух разных R.
1. 2.Обработка результатов.
-
Занести данные в таблицу.
-
Определите длину волны излучения лазера по формуле .
-
Получите
-
Сопоставьте результат со значениями длины волны излучения из технических данных прибора.
-
Определите погрешность опыта.
ЗАДАНИЕ 2. Рассчитайте энергию фотона, излучаемую лазером (энергию перехода 3S2p в атоме неона ) по формуле ,
где h- постоянная Планка =6,625*10-34 Дж с,
с- скорость света.
Таблица
Результаты измерений
R |
К=1 |
L1 слева |
|
|
Е |
L1 справа |
|||||
K=2 |
L2 слева |
|
|||
L2 справа |
|||||
K=3 |
L3 слева |
|
|||
L3 справа |
Дополнительные пункты
-
Принцип действия лазера и назначение каждой из составных его частей.
Газовый ОКГ называют квантовый генератор, в котором активное вещество находится в газовой среде. Как и другие ОКГ , газовый генератор состоит из трех основных частей:
-
Активного (рабочего ) вещества;
-
Резонансной системы , представляющей две параллельные системы, с нанесенным на них отражающим покрытием;
-
Системы возбуждения.
На рис. 4 изображена типичная схема лазера. Газ заключен в стеклянный баллон специальной формы 1. Вне баллона находятся зеркала, представляющие собой оптическую систему резонатора 2. Возбуждение осуществляется с помощью электрического разряда генератора 3.
Данная
установка относится к типу ионных ОКГ.
В качестве рабочего вещества и
3 Зеркало
2
Рисунок 4
1.1Излучение и поглощение.
-
Процесс перевода частиц из нормального состояния (основного) в состояние с большей энергией называется возбуждением. В данной системе возбуждение атомов неона происходит при получении энергии от электронов гелиевой плазмы.
-
Обычно число атомов в системе, находящейся в возбужденном состоянии, меньше числа не возбужденных. В основном состоянии атом может существовать неограниченно долгое время. Время пребывания в возбужденном состоянии ограничено 10 –8 сек. Однако существуют возбужденные состояния с большим временем жизни ( 10-3 с ). Их называют метастабильными.
-
Самопроизвольный переход атомов в нижнее энергетическое состояние называется спонтанным. Особенностью спонтанного излучения является то , что оно носит случайный характер и представляет беспорядочную смесь квантов с различными длинами волн. Ни по частоте, ни по фазе такие волны не согласованы , и спектр излучения представляет произвольный набор частот, рис. 5
I
Рисунок 5
Частица может переходить на нижний энергетический уровень и испускать квант света под действием другого кванта. Такое излучение называется индуцированным, рис.6. Рожденные под действием внешнего поля кванты электромагнитного излучения строго когерентны вынуждающим квантам.
h
h h
Рисунок 6
-
Переход из возбужденного состояния в нормальное может быть без излучательным. В этом случае энергия атомов неона превращается в тепло.
-
При индуцированном переходе вместо одного появляются два фотона, т.е. происходит удвоение их числа . Эти два фотона могут быть причиной следующих индуцированных переходов. Происходит лавинообразный процесс. В конечном счете происходит усиление света, прошедшего через возбужденную среду. Такая среда называется активной или рабочей.
-
Однако, усиление возможно лишь тогда , когда в возбужденном состоянии находится больше половины всех частиц системы. Иначе процесс будет идти с затуханием. Создание таких условий, когда в возбужденном состоянии находится больше половины всех частиц системы называется созданием инверсной заселенности энергетических уровней. Создать такую заселенность можно только в системе с числом энергетических уровней более двух.