- •Кафедра физики техническая оптика Комплекс к-314.1
- •Кемерово 2008
- •Изучение характеристик лампы накаливания
- •1.3. Экспериментальная установка и методика
- •1.4. Выполнение работы
- •1.4.1. Измерение характеристик лампы
- •1.4.2. Обработка результатов измерений
- •Исследование спектров излучения светодиодов
- •2.3. Описание экспериментальной установки
- •2.4. Физическая основа работы светодиодов
- •2.5. Выполнение работы
- •Изучение гелий-неонового лазера
- •3.3. Описание установки
- •3.4. Принцип работы гелий-неонового лазера
- •3.5. Выполнение работы
- •3.5.1. Измерение расходимости лазерного пучка
- •3.5.2. Измерение распределения интенсивности
- •3.5.3. Изучение зависимости интенсивности лазерного излучения от силы разрядного тока
- •Изучение закона Малюса
- •4.3. Описание установки
- •4.4. Теоретические положения
- •4.5. Выполнение работы
- •Зонная пластинка и киноформная линза
- •5.3. Теоретическое введение
- •5.4. Описание эксперимента
- •Комплекс к-314.1
3.5. Выполнение работы
3.5.1. Измерение расходимости лазерного пучка
Угловая расходимость лазерного пучка – это угол между его крайними лучами (рис. 3.3). Так как этот угол мал, то непосредственно его измерять трудно. Поэтому сначала пучок пропускают через короткофокусную линзу, уширяют и тогда измеряют расходимость 1 преобразованного пучка. Чтобы определить угол расходимости исходного пучка, нужно рассчитать его по формуле [1]:
.
Для выполнения этого задания установите на скамью линзу (F = 5 см) таким образом, чтобы выходное зеркало лазера М1 находилось в ее левом фокусе. С помощью линейки и рулетки измерьте с точностью до 1 мм диаметры D1 и D2 лазерного пучка на экране при разных его положениях на скамье и расстояние . Угол расходимости 1 преобразованного пучка (в радианах) вычислите по формуле:
,
а затем определите расходимость исходного пучка.
3.5.2. Измерение распределения интенсивности
по сечению пучка
Не убирая линзу, вместо экрана поставьте фотодиод так, чтобы его входное отверстие совпало с центром светового пятна. Включите мультиметр и установите диапазон 2 В. Перемещая фотодиод с помощью микрометрического винта от одного края пятна до другого, измерьте распределение интенсивности по сечению лазерного пучка. Чтобы получить значение интенсивности в Вт/м2, показания мультиметра в вольтах (В) умножьте на коэффициент 730 Вт/(м2·В) и занесите в табл. 3.1. Постройте графическую зависимость интенсивности от расстояния до оси пучка.
Таблица 3.1
Распределение интенсивности в поперечном сечении
лазерного пучка
r, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, Вт/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5.3. Изучение зависимости интенсивности лазерного излучения от силы разрядного тока
В центр пучка поставьте фотодиод. Изменяя силу разрядного тока с помощью ручки «ТОК ЛАЗЕРА» на блоке питания, измерьте интенсивность излучения при различных значениях силы разрядного тока и постройте график этой зависимости. Определите значение силы тока, соответствующее максимальной интенсивности излучения.
Таблица 3.2
Интенсивность излучения лазера при разных значениях
силы тока в разрядной трубке
i, мА |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
8,5 |
I, Вт/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В отчет по лабораторной работе требуется представить:
1) оптическую схему хода лазерного пучка после линзы и значения угла расходимости лазерного пучка;
2) расчет распределения интенсивности по диаметру пучка;
3) график зависимости интенсивности излучения от силы разрядного тока; значение оптимального тока и максимальной интенсивности излучения;
4) вывод о том, почему расходимость лазерного пучка мала, почему в полученных графиках наблюдаются максимумы интенсивности.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4