Загрузил Влад Булатов

Порядок выполнения 508

реклама
Лабораторная работа № 5 (508)
«Оптический квантовый генератор»
Цель работы: ознакомление с принципом действия гелий-неонового оптического квантового генератора (ОКГ) и изучение некоторых характеристик лазерного
излучения.
ℓ′1
ℓ′2
Схема установки
E
2s
1s
He
ℓ2
3p
2s
φ1
ℓ1
5s
r
Ne
Рис. 2
Рис.1 Энергетическая диаграмма
для Не-Nе лазера
8
7
4
6
5
3
2
1
Рис. 3
Описание установки
Установка, на которой выполняется данная работа, схематически представлена на рис.3.
Газовый Не-Nе лазер ЛГ-78 (2) установлен на оптической скамье (3), на которой имеется продольная линейная шкала (4). Блок питания лазера (1) расположен
отдельно. В рейтере (5) закреплена дифракционная решётка (6), а в рейтере (7) – поперечная линейная шкала (8).
Внимание! Необходимо соблюдать следующие требования охраны труда:
1. Разряд лазера поддерживается постоянным напряжением порядка 1500 В, поэтому нужна особая осторожность в обращении с проводниками электрического питания лазера.
2. Не допускайте прямого попадания в глаза лучей лазера.
3. Включение лазера производит лаборант или преподаватель!
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Снимите рейтер (5), в котором укреплена дифракционная решетка (6), с оптической скамьи (3), чтобы в начале работы на оптической скамье оставались лишь
лазер (2) и рейтер (7) с поперечной линейной шкалой (8). Положения лазера и рейтера (7) на оптической скамье в процессе выполнения работы остаются неизменными.
2. Включите лазер с помощью лаборанта или преподавателя.
3. Проверьте, попадает ли лазерный луч на нулевую отметку поперечной линейной шкалы (8).
4. Установите рейтер (5) с дифракционной решёткой (6) на оптическую скамью
между лазером (2) и поперечной шалой (8). На шкале появится спектр генерируемого лазером излучения. По продольной линейной шкале (4) оптической скамьи (3)
измерьте расстояние r между поперечной шкалой (8) и дифракционной решёткой
(6). Результат запишите в таблицу.
5. По поперечной шкале (8) измерьте расстояние l1 между нулевой отметкой
шкалы и максимумом первого порядка (левым и правым). Среднее от наблюдаемых
значений l1 и l1′ запишите в таблицу. Аналогичные измерения проведите для максимумов второго – пятого порядков.
6. Сместите рейтер (5) с дифракционной решеткой вдоль оптической скамьи на
15-20 см и повторите измерения в соответствии с пунктами 4-5 для нового положения дифракционной решетки. Полученные результаты запишите в таблицу.
7. Выключите установку (с помощью лаборанта).
ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
1. Определите углы дифракции (см. рис.2) по формуле:
l
.
r
2. Так как направления на главные максимумы дифракционной картины на
шкале (8) определяются по формуле
d sin   k ,
где: k - порядок спектра; k = 0, 1, 2 …;
d - период используемой в работе решётки; d = 0,01 мм;
 - угол дифракции;
 - длина волны излучения,
то, выразив из этого соотношения  , получите расчётную формулу для данной работы.
3. Используя полученные значения углов дифракции  , вычислите длину волны
 для каждого порядка дифракционной картины и полученные результаты запишите в таблицу.
4. Определите среднее значение длины волны <  > индуцированного излучения
используемого в работе лазера. Используя это значение длины волны <  > и соотношение Планка, вычислите значение энергии ΔE , соответствующее переходу 5s3p для атомов Ne, дающему непрерывное вынужденное излучение (широкая стрелка
на рис.1)
ΔE  h  ,
c
где  
.

Полученные результаты запишите в таблицу.
tg 
d,
мм
I
0,01
II
r,
мм
k
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
l,
мм
tg

sin 
,
м
< > ,
м
h,
c
3,00·108 м/с
№№
опыта
6,63·10-34 Дж·с
Таблица
ΔE ,
Дж
Скачать