Вимкнути лазер.

Лабораторна робота № 26

ВИВЧЕННЯ ГЕЛІЙ-НЕОНОВОГО (He – Ne) ЛАЗЕРА

Мета роботи:

1. Вивчити будову і принцип дії оптичного квантового генератора - газового лазера.

2. Навчитися користуватися газовим лазером, визначати довжину хвилі та енергію кванта

лазерного випромінювання за допомогою дифракційної решітки.

Прилади та матеріали:

1. Газовий гелій-неоновий лазер типу ЛГ-209 з блоком живлення.

2. Дифракційна решітка.

3. Оптична лава з вимірювальною лінійкою.

4. Екран з міліметровою шкалою.

Опис установки.

Схема установки для виконання лабораторної роботи зображена на рис.1.

Рис. 1.

Установка змонтована на оптичній лаві 1. Поблизу вихідного вікна 2 лазера встановлюється дифракційна решітка 3. Одержана дифракційна картина спосте-рігається на екрані 4, який має міліметрову шкалу. Віддаль між екраном і дифракційною решіткою вимірюється за допомогою лінійки 5.

Примітка 1: При роботі з лазером необхідно суворо дотримуватися таких правил техніки

безпеки:

1. Вмикати і настроювати лазер в присутності викладача.

2. Перевірити наявність заземлення лазера. Без заземлення лазер не

Вмикати.

3. Ручкою керування "Яркость" не користуватися.

4. Не переміщувати лазер по оптичний лаві.

5. Вмикати лазер лише на час проведення вимірювань.

6. Не допускати прямого попадання лазерного променя в очі. Це небезпечно для зору!

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Завдання 1. Вивчення лабораторної установки, одержання зображення

лазерного променя на екрані.

1.1. Засвоїти правила техніки безпеки при роботі з лазером.

1.2. Ознайомитися з лабораторною установкою, схема якої зображена на рис.1.

1.3. Намалювати в протоколі схему установки (рис.1) і хід променів (рис.2).

1.4. Зняти штатив з дифракційною решіткою 3 з оптичної лави 4.

1.5. Розташувати екран 4 на оптичній лаві 1 на віддалі 30...50 см від лазера.

1.6. Увімкнути лазер в електричну мережу ~220В і прогріти його 1-2 хвилини.

1.7. Отримати на екрані зображення лазерного променя у вигляді червоного диска, д отриму-

ючись при цьому правил техніки безпеки.

Вимкнути лазер.

Завдання 2. Визначення довжини хвилі та енергії кванта лазерного

випромінювання.

2.1. Установити штатив з дифракційною решіткою 3 на оптичну лаву 1 на відстані 5...10 см від

вихідного вікна лазера 2.

2.2. Увімкнути лазер в електричну мережу з дотриманням правил техніки безпеки.

2.3. Переміщуючи вздовж оптичної лави екран 4 (рис.2), одержати на ньому чітке зображення

дифракційної картини у вигляді червоних дисків, симетрично розташованих вздовж шкали

відносно центрального (0-го max) максимуму. На екрані повинні спостерігатися максимуми не

менше трьох порядків (k₁=1, k₂=2_, k₃=3).

2.4. Сумістити міліметрову шкалу 4 екрана з дифракційною картиною, переміщуючи екран у

вертикальному напрямі.

2.5. Виміряти віддаль R між дифракційною решіткою Д і екраном лінійкою 5, яка закріплена на

оптичній лаві 1.

2.6. Виміряти віддаль L₁ між центрами максимумів першого порядку (k₁=1).

Одержані значення R та L₁ записати в таблицю 1.

2.7. Аналогічні виміри провести для максимумів другого (k₂=2) і третього (k₃=3) порядків.

Результати вимірювань занести в таблицю 1.

Таблиця 1

k i	R, 10^-3м	L i , 10^-3м	, 10^-3м	tgαi	sinαi	l i , 10^-3м	dl i, 10^-3м	e, Дж	d e , Дж
								*	*
								*	*
								*	*
d =	*	*	*	*

Примітка 1. Значення d - сталої дифракційної решітки вказано на її оправі.

Завдання 3. Обробка результатів вимірювань.

Примітка 2. Враховуючи, що в даній лабораторній роботі проводиться лише три дослі-

ди, причому на максимумах різних порядків, пропонується дещо спрощений

метод математичної обробки одержаних результаті вимірювань.

3.1. Для кожного досліду:

3.1.1. Обчислити tg a за формулою (1): tg = (1)

3.1.2. За допомогою таблиці (див. Додаток XIV на c.245 в [5.5] – ”Лабораторний

практикум з мед...і біо...фізики”) знайти відповідні значення sina.

Увага! Для малих кутів a: sina tgα, що прийнятно для результатів в нашій

лабораторній роботі.

Одержані результати записати в таблицю 1.

3.2. За даними таблиці 1:

3.2.1.Визначити довжину хвилі лазерного випромінювання в кожному

досліді за формулою (2): (2);

3.2.2. Знайти та записати в таблицю 1 середнє арифметичне значення .

3.3. Обчислити абсолютні похибки результатів, одержаних в кожному досліді, за

формулою (3): . (3)

3.4. Розрахувати середню абсолютну похибку _λ і записати шуканий результат

у вигляді інтервалу:

3.5. Обчислити - середнє арифметичне значення енергії кванта випроміню-

вання газового лазера за формулою (4):

₍ 4) _{, де} h = 6,62 ^.10 ^-34 Дж^. с; с = 2,998 ^. 10⁸ м/с.

3.6. Обчислити - середню похибку визначення значення за правилами

похибок непрямих вимірів (в [5.5], ”Практикум…,с. 235, ДодатокIII, за яким легко

довести, що: E = E = / ) за формулою (5): = ^. E = ^. / (5)

3.7. Записати шуканий результат у вигляді інтервалу: .

Склав ст. викл. Желіба В.Т.

Дата добавления: 2015-10-26