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)/Uo] w funkcji (x - xo)2 oraz ln[U(y)/Uo] w funkcji
(y - yo)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:
Dx=6,4±0.2mm
Dy=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.