WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

ROK AKADEMICKI 1995/96

GRUPA 02

DYFRAKCJA ŚWIATŁA LASEROWEGO

SEKCJA 03:

1. BIGAJ JACEK

2. SMALCERZ ALBERT 1. Wstęp teoretyczny

Dyfrakcja fal jest pewnym odstępstwem od praw optyki geometrycznej przy rozprzestrzenianiu się fal lokalnie płaskich w ośrodkach jednorodnych. Wskutek dyfrakcji pojawiają się dodatkowe kierunki rozchodzenia się fal, nieprzewidziane przez optykę geometryczną. Przy przejściu światła przez szczelinę powinniśmy obserwować powstawanie cienia. W rzeczywistości obserwujemy pod pewnymi kątami smugi jaśniejsze i ciemniejsze. Zjawisko dyfrakcji jest charakterystyczne dla wszystkich rodzajów fal, jednak możliwość obserwacji efektów dyfrakcyjnych maleje ze wzrostem częstotliwości.

Zjawiska dyfrakcyjne można podzielić na dwie grupy, zależnie od odległości szczeliny od źródła i ekranu:

DYFRAKCJA FRESNELA - jeśli przynajmniej jedna z tych odległości jest skończona,

DYFRAKCJA FRAUNHOFERA - zarówno źródło, jak i ekran są w nieskończenie wielkich odległościach od szczeliny. W takim przypadku na szczelinę pada światło równoległe i na ekranie obserwuje się obraz dyfrakcyjny jedynie przy zastosowaniu soczewki skupiającej ustawionej w odległości ogniskowej od ekranu.

LASERY

Laserami i maserami ( optycznymi generatorami kwantowymi, generatorami światła spójnego ) nazywamy źródła światła, pracujące z wykorzystaniem zjawiska emisji wymuszonej światła w ośrodku czynnym z inwersja obsadzeń obsadzeń poziomów energetycznych. Generatory pracujące w zakresie optycznym nazywamy laserami, a generatory promieniowania spójnego pracujące w radiowym zakresie fal ultrakrótkich - maserami.

Najważniejsze rodzaje laserów: impulsowe zbudowane na ciele stałym, gazowe i półprzewodnikowe.

W naszej pracowni wykorzystamy laser gazowy helowo-neonowy.

2. Pomiary - wyniki i opracowanie

ĆWICZENIE 1 : WYZNACZANIE STAŁEJ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

Niech na siatkę dyfrakcyjną pada prostopadle fala płaska o długości λ. Szerokość szczelin wynosi a, a ich wzajemna odległość b. Ugięte fale, jako spójne, interferują dając w pewnych kierunkach wzmocnienie natężenia, w innych zaś - osłabienie. Wzmocnienie wystąpi, gdy różnica dróg optycznych jest wielokrotnością długości fali, co daje:

.

Wielkość d = a + b nazywamy stałą siatki dyfrakcyjnej, a k - rzędem prążka dyfrakcyjnego.

Ostatecznie stałą siatki obliczymy z wzoru :

WYNIKI POMIARÓW

Lp.	n=1		n=2		n=3
	[°,”]	[°,”]	[°,”]	[°,”]	[°,”]	[°,”]
1
2
3
4
5

[°]	[ rad ]	d [ μm ]	d [ μm ]

ĆWICZENIE 2 : POMIAR DŁUGOŚCI FALI ŚWIATŁA LASEROWEGO

WYNIKI POMIARÓW

n	x [ mm ]
	lewo	prawo
1
3
3

.

n	[μm]	[μm]
1
2
3
4
5
6

ĆWICZENIE 3 : WYZNACZANIE SZEROKOŚCI SZCZELINY

Do badania zjawiska dyfrakcji światła laserowego na wąskiej szczelinie wykorzystujemy miernik METEX połączony bezpośrednio z komputerem PC/AT. Źródłem światła jest laser helowo neonowy. Badana szczelina umieszczona jest na stoliku z podziałką. Detektorem jest fotorezystor zasilany prądem stałym. Natężenie płynącego prądu zależy od natężenia oświetlenia czynnej powierzchni fotorezystora i rośnie ze wzrostem natężenia oświetlenia.

WYNIKI POMIARÓW

n	[ mm ]
	lewo	prawo
1
2

d [ μm ]	Δd [ μm ]

---