403 (810505), страница 3
Текст из файла (страница 3)
От этогорасстояния зависит ширина интерференционных полос.Сферическим зеркалом З3 направляютлуч от блока Б2 на центр экрана, располо62женного на входе фотодиода. Экран должен 61быть перпендикулярен падающему лучу. Отhкрыв луч 1 и используя юстировочные винты 2 h6h41h3 6на блоке Б1 , подводят к центру экрана луч 1.? ?? ?0Совместив оба пятна, вращением поляроиРис. 5. Осциллограммада П1 добиваются наибольшей чёткости инсигналов фотодиодатерференционной картины.
Сняв экран, устанавливают входную щель фотоприёмника параллельно интерференционным полосам и возвращают экран на место.Измерение коэффициента видности. Осциллограммы сигналовфотодиода приведены на рис. 5. Осциллограф используется для регистрации следующих сигналов: фоновой засветки (линия 0 — перекрытыоба луча 1 и 2); интенсивности света одного из пучков (линии 1 или 2— перекрыт луч 2 или 1); максимума и минимума интенсивности интерференционной картины (открыты оба луча).
При этом параметр δ,необходимый для расчёта γ1 в формуле (7), определяется отношениемh1δ=h2h2илиh1.(16)Видность интерференционной картины рассчитывается по формуле:γ=h4 − h 3.h4 + h 3(17)Измерив величины h1 , h2 , h3 и h4 , можно рассчитать γ и γ1 , а затем определить видность при данной разности хода l для угла междуплоскостями поляризации лучей α = 0 (γ3 = 1):γ2 (l) =14γ;γ1(18)или при l = 0, (γ2 = 1) для известного угла α:γ3 (| cos α|) =γ.γ1(19)ЗАДАНИЕВ работе предлагается исследовать: а) характер поляризации лучейв интерферометре; б) зависимость видности интерференционной картины от угла α между плоскостями поляризации интерферирующих волнпри нулевой разности хода; в) зависимость видности интерференционнойкартины от разности хода интерферирующих лучей для угла α = 0. Порезультатам измерений следует оценить спектральные характеристикилазерного излучения.ПРЯМОЕ ПОПАДАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА ВГЛАЗ ОПАСНО ДЛЯ ЗРЕНИЯ!!I.
Настройка системы1. Включите лазер. Руководствуясь техническим описанием (ТО), расположенным на установке, убедитесь, что луч лазера после поворотногозеркала З идёт вертикально (см. ТО, п. 1).2. Проверьте параллельность луча 2 плите интерферометра, сравнив расстояния от луча до плиты при двух положениях блока Б2 — сначалавблизи, а затем вдали от кубика (см. ТО, п. 2).3. Установите блок Б2 в положение, соответствующее нулевой разностихода, и настройте блок Б1 так, чтобы оба отражённых луча совместилисьна сферическом зеркале З3 (см. ТО, п. 3).4. Настройте сферическое зеркало так, чтобы отражённый от него луч 2попал на центр экрана, расположенного на входе фотодиода (см. ТО,п. 4).5.
Получите на экране интерференционную картину, совместив оба световых пучка (см. ТО, п. 5). Установите щель фотодиода параллельноинтерференционным полосам.6. Включите осциллограф и блок питания фотодиода и пьезокерамики. Получите на экране осциллографа устойчивую картину колебаний (см. ТО,п. 6).II. Изучение характера поляризации7. Настройте поляроид П1 в блоке Б1 на максимальную видность (чёткость) интерференционной картины на экране фотодиода.15Установите дополнительный поляроид между лазером и параллелепипедом Френеля. Поворачивая поляроид и наблюдая за освещённостьюкубика, убедитесь, что лазер даёт поляризованный свет.
Таким же образом наблюдайте за лучом, разместив поляроид между параллелепипедом Френеля и кубиком. Запишите Ваши выводы.8. Поворотом поляроида П1 установите минимальную чёткость интерференционной картины на экране (α ≈ 90◦ ). Введите дополнительный поляроид в луч, идущий на экран, и объясните, почему при вращении этогополяроида на экране вновь появляется интерференционная картина.III. Измерение коэффициента видности9. Исследуйте зависимость видности интерференционной картины от углаα поворота поляроида П1 при нулевой разности хода (γ2 = 1).
Для этогоизмеряйте величины h1 , h2 , h3 и h4 на экране осциллографа. Измерениярекомендуется начинать с угла α ≈ 90◦ .10. Рассчитайте коэффициент γ3 , используя формулы (7), (16), (17) и (19).Постройте график γ3 (cos α) и сравните его с теоретической зависимостью (14).11. Исследуйте зависимость видности от разности хода между лучами. Дляэтого установите поляроид П1 в положение, в котором интерференционная картина видна наиболее чётко (α = 0◦ , γ3 = 1).
Снимите зависимость величин h1 , h2 , h3 и h4 от координаты x блока Б2 , начиная с минимального расстояния (x ≈ 10 см). Наша установка позволяет установитьформу двух последовательных максимумов кривой видности. В областимаксимумов видности измерения следует проводить через 1–2 см, в промежутке между максимумами — через 10 см. При перемещении блока Б2можно подстраивать интерференционную картину, уменьшив предварительно амплитуду качания пъезокерамики до минимума. Это полезносделать дважды: при среднем и дальнем положении подвижного блокана штанге.В промежуточной области могут наблюдаться медленные колебаниявидности с характерным временем колебаний ≈1 мин.
Эти колебаниямогут быть связаны с тепловым расширением резонатора, о котором мыговорили ранее. Если временные колебания видности заметны, следуетпроводить измерения в тот момент, когда размах колебаний (h4 − h3 )минимален (при этом число мод в доплеровском контуре максимально).12. Рассчитайте коэффициент γ2 , используя формулы (7), (16), (17) и (18).Постройте график зависимости видности γ2 (x) от координаты блока Б2 .Определив по графику расстояние между максимумами, оцените расстояние L между зеркалами оптического резонатора лазера и межмодовоерасстояние ∆ν по формуле (3).16Определите полуширину l1/2 отдельного максимума на половине высоты и рассчитайте по формуле (13) диапазон частот 2∆F , в которомпроисходит генерация продольных мод. Оцените число генерируемыхлазером продольных мод по формуле (4).Контрольные вопросы1. Объясните принцип действия параллелепипеда Френеля.2. Как зависит видность интерференционной картины от отношения интенсивностей интерферирующих волн, если одна волна имеет плоскую поляризацию,а другая — круговую?3.
Чем отличаются кривые γ2 (l) для естественного света и для излучения лазера?4. Как изменяется кривая γ2 (l) при уменьшении и при увеличении расстояниямежду зеркалами оптического резонатора лазера?5. Из каких соображений следует выбирать ширину входной щели фотоприёмного устройства?6∗. Оцените предельно допустимый угол схождения интерферирующих лучейвблизи кубика, если ширина входной щели фотодиода d0 ≈ 100 мкм, расстояние от сферического зеркала до экрана b ≈ 80 см, радиус кривизны зеркалаR ≈ 4 см.
Каков реальный угол схождения, когда расстояние между полосамина экране d ≈ 5 мм?СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Ландсберг Г.С. Оптика. — М.: Наука, 1976. §§ 22, 158, 227, 228.2. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. — М.: Высшая школа, 1978. §§ 5.8, 7.3.3. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы Физики. — Т. I. Механика,электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. — М.: Физматлит, 2001. Ч. 3, гл.
7.17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
