DEMIANIUK MARCIN

Gr. M35

ZESPÓŁ -10

LABORATORIUM FIZYKI II

Ćwiczenie nr: 15

Badanie wiązki świetlnej.

1.Wstęp.

W ćwiczeniu badane są rozkłady natężenia światła wiązek emitowanych przez laser helowo-neonowy i diodę elektroluminescencyjną. Badanie to miało na celu zapoznanie z własnościami światła spójnego , niespójnego i sposobami generacji , detekcji tego rodzaju światła. Analizy rozkładu natężenia polegała na przesuwaniu końca światłowodu w płaszczyźnie prostopadłej do wiązki świetlnej poprzez zastosowanie stolika krzyżowego wyposażonego w śruby mikrometryczne. Powyższa operacja miała na celu doprowadzić do powstania napięcia mierzonego na fotodiodzie i zmierzeniu go przez woltomierz selektywny, dostosowany do częstości modulacji.

2.Obliczenia.

Wyniki pomiarów przedstawione są w protokole z ćwiczenia i dołączonych tabelach wraz z wykresami. Wykresy otrzymane na podstawie badania lasera zawierające rozkład napięcia w funkcji współrzędnej x i y, przedstawiają wykresy rozkładu Gaussa, zgodnie z naszymi przewidywaniami. Możemy tu zauważyć, że rozkłady napięcia mierzonego i obliczonego są podobne co wskazuje na prawidłowy przebieg ćwiczenia.

2.1.Analiza wiązki lasera.

Na podstawie wykresów ln[U(x)/U_o] w funkcji (x - x_o)² oraz ln[U(y)/U_o] w funkcji

(y - y_o)² otrzymałem linie proste o współczynnikach:

a₁ = -8,503 ± 0,024;

a₂ = -8,493 ±0,077;

Korzystając z wyznaczonych parametrów a₁, a₂, możemy wyznaczyć współczynniki B.

B = |a| ;

który pozwala nam wyznaczyć:

D=√|8/B|

Średnica wiązki obliczami z poniższej zależności:

ΔD = 4ΔB/B²⋅√(8/B)

Dx=0,969±0,003

Dy=0,971±0,005

D=0,970±0,004

2.2.Analiza wiązki diody elektroluminescencyjnej.

Analizując wiązkę diody elektroluminescencyjnej badaliśmy dwa przypadki, dioda podniesiona na pewną wysokość i dioda całkowicie opuszczona.Kolejne wykresy przedstawiają odpowiednio zależności zmiany napięcia od współrzędnych x i y. Jak widać na wykresach punkty nie układają się tak jak w przypadku wiązki laserowej w rozkładzie Gaussa. Wykorzystując poprzednią metodę do obliczenia średnicy obliczam:

D_x=6,4±0.2mm

D_y=6±0,2mm

D=6,2±0,2

Podsumowanie:

Wykresy i kształt wiązek wskazują nam jednoznacznie, że mamy do czynienia ze światłem spójnym. Wiązka laserowa została wytworzona poprzez emisję wymuszoną, w której częstotliwość, faza, kierunek i polaryzacja emitowanych fotonów są takie same jak fotonów wymuszających. Można, po dokładnej analizie stwierdzić, że występują jednak pewne „anomalie” w kształcie wykresów, co spowodowane jest promieniowaniem spontanicznym powstałym we wzbudzonym atomie na skutek przejścia elektronu z wyższej na niższą powłokę elektronową. W ten sposób część energii zostaje wypromieniowana do otoczenia w postaci fali elektromagnetycznej. Jest to zupełnie inna fala - nie jest to fala spójna - co właśnie obserwujemy na zaznaczonych wykresach. Wartości obliczeniowe różnią się trochę od wyznaczanych na podstawie wykresów co z pewnością ma związek z dokładnością przeprowadzania całego ćwiczenia i sczytywania punktów pomiarowych.

---