FIZYK~26


Spójno czasowa.

Fale nazywamy wzajemnie spójnymi, jeeli ich wzgldna faza (rónica faz) nie zmienia si w czasie; s one zdolne do interferencji. Spójno czasowa to zdolno do interferencji dwóch fal wietlnych wychodzcych w tym samym kierunku z tego samego punktu róda wiata w dwóch rónych chwilach ze wzgldnym opónieniem t.

Spójno przestrzenna.

Spójno przestrzenna do zdolno do interferencji wiata ze róda rozcigego po zapewnieniu cakowitej spójnoci czasowej. Rozcigym ródem wiata jest równomiernie wieccy krek o rednicy 2r0 oddalony o L od ukadu dwóch szczelin. Odlego midzy szczelinami wynosi R0. Jeeli na ekranie otrzymamy ukad prków interferencyjnych o kontrastowoci V = 0,707, to okrg o promieniu R0 jest obszarem spójnoci wiata w paszczynie szczelin.

Monochromatyczno.

Promieniowanie towarzyszce przejciu atomów wzbudzonych ze stanu wyszego k na niszy i nie ma cile okrelonej czstotliwoci. Linia widmowa obejmuje pewien wski przedzia czstotliwoci. Podstawow przyczyn tego zjawiska jest nieokrelono energii poziomów energetycznych, wynikajca z zasady nieoznaczonoci Heisenberga.

Laser.

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - wzmocnienie wiata przez wymuszon emisj promieniowania. Szczególne cechy promieniowania lasera to:

1. Dua gsto mocy,

2. Monochromatyczno (mae rozmycie energetyczne promieniowania),

3. Równolego (may kt rozbienoci wizki),

4. Dua spójno czasowo-przestrzenna wizki (zdolno do interferencji),

5. Polaryzacja liniowa.

Warunkami koniecznymi do powstania samorzutnej generacji wiata spójnego s:

- inwersja obsadze (stan, w którym liczba atomów w stanie o wyszej energii jest wiksza od   liczby atomów w stanie o niszej energii),

- doczenie dodatniego sprzenia zwrotnego, realizowane zwykle poprzez ukad równolegych    zwierciade zawracajcych z powrotem cz fotonów do orodka czynnego.

Orodek czynny bdcy wzmacniaczem wiata razem z ukadem sprzenia zwrotnego staje si samowzbudnym generatorem fali wietlnej - laserem.

Dla lasera He-Ne orodkiem czynnym jest mieszanina helu i neonu o cinieniu cakowitym okoo 1,3 hPa. Stosunek iloci helu do neonu wynosi okoo 10:1. Gaz znajduje si wewntrz szczelnej kwarcowej rury z elektrodami. Przyoenie do elektrod wysokiego napicia powoduje wyadowanie w gazie. Przyspieszone elektrony zderzaj si z atomami helu i neonu, wzbudzajc je. Do wyboru jednej konkretnej dugoci fali stosuje si lustra dielektryczne. Foton wypromieniowany spontanicznie w kierunku osi lasera napotyka na swojej drodze wzbudzone atomy neonu. Ze wzgldu na zapewnion inwersj obsadze emisja wymuszona przewaa nad absorpcj i fotony si mno. Powstajca wizka jest lawin spójnych fotonów o energii okrelonej przez foton wymuszajcy. Selektywne lustra dielektryczne przez odbicie wikszoci fotonów promieniowania o jednej dugoci fali realizuj dodatnie sprzenie zwrotne.

Dyfrakcja i interferencja.

Dyfrakcj nazywamy zjawisko ugicia fali na przeszkodzie. Obraz dyfrakcyjny jest to rozkad natenia owietlenia, który otrzymujemy na ekranie, jeli na drodze rozchodzcej si fali umieszczona zostaa przeszkoda zwana apertur. Natenie wiata padajcego na ekran w funkcji kta obserwacji opisane jest zalenoci:

0x01 graphic
, gdzie  jest ktem obserwacji.

Interferencj nazywamy zjawisko nakadania si dwóch lub wicej fal spójnych na siebie.

Polaryzacja liniowa, koowa i eliptyczna.

Jeeli pola E i B s stae to mówimy, e fala jest spolaryzowana liniowo. Kierunek polaryzacji wektora E zdefiniowany jest jako kierunek polaryzacji.

Jeeli wektory E i B maj sta warto ale rotuj z pewn czstotliwoci po jakiej paszczynie to mówimy, e fala jest spolaryzowana koowo.

Jeeli warto wektorów zmienia si po drodze rotacji jak w elipsie to mówimy, e fala jest spolaryzowana eliptycznie.

Metody wytwarzania wiata spolaryzowanego.

Prawo Malusa.

Przy polaryzacji liniowej wiata wykorzystuje si zjawisko podwójnego odbicia od paszczyzn szczególnych substancji oraz zjawisko dichroizmu czyli zjawisko polegajce na anizotropowej absorbcji optycznej polegajce na tym, e jedna ze skadowych polaryzacji jest silniej absorbowana od innych.

We wszystkich urzdzeniach optycznych, w których zachodzi zjawisko polaryzacji wiata wystpuje dobrze zdefiniowana o transmisji (kierunek w krysztale, wzdu którego wektor pola E propaguje bez lub z maymi stratami. W kadym innym kierunku tumienie pola E jest bardzo due.).

Prawo Malusa mówi, e intensywno transmisji po przejciu przez polaryzator wynosi:

I = I0 cos2a.

gdzie:

I - natenie wiata po przejciu przez polaryzator,

I0 - natenie wiata przed polaryzacj,

a - kt midzy osi transmisji polaryzatora a wektorem pola E padajcej wizki (kt midzy paszczyzn drga wiata padajcego i paszczyzn polaryzatora).Przebieg wiczenia.

1. Sprawdzanie prawa Malusa.

1. Po wyjustowaniu biegu wizki wiata ustawiamy na awie optycznej polaryzator i analizator.

2. Obracajc analizator mierzymy natenie wiata za pomoc ukadu z fotodiod.

3. Mierzymy natenie wiata po przejciu przez polaryzator.


kt []

U [mV]

U/U0

0

204

0.3643

5

230

0.4107

10

408

0.7286

15

395

0.7054

20

338

0.6036

25

328

0.5857

30

294

0.525

35

260

0.4643

40

219

0.3911

45

217

0.3875

50

174

0.3107

55

140

0.25

60

103

0.1839

65

74

0.1321

70

52

9.286E-2

75

30

5.357E-2

80

14

0.025

85

5

8.929E-3

90

2

3.571E-3

95

4

7.143E-3

100

13

2.321E-2

105

25

4.464E-2

110

48

8.571E-2

150

71

0.1268

120

91

0.1625

125

129

0.2304

130

138

0.2464

135

183

0.3268

140

208

0.3714

145

226

0.4036

150

227

0.4054

155

270

0.4821

160

297

0.5304

165

323

0.5768

170

304

0.5429

175

309

0.5518

kt []

U [mV]

U/U0

180

388

0.6929

185

390

0.6964

190

377

0.6732

195

343

0.6125

200

303

0.5411

205

275

0.4911

210

236

0.4214

215

193

0.3446

220

164

0.2929

225

162

0.2893

230

130

0.2321

235

115

0.2054

240

94

0.1679

245

64

0.1143

250

40

7.143E-2

255

24

4.286E-2

260

12

2.143E-2

265

4

7.143E-3

270

1

1.786E-3

275

4

7.143E-3

280

11

1.964E-2

285

22

3.929E-2

290

37

6.607E-2

295

49

0.0875

300

68

0.1214

305

90

0.1607

310

120

0.2143

315

172

0.3071

320

236

0.4214

325

198

0.3536

330

241

0.4304

335

296

0.5286

340

287

0.5125

345

259

0.4625

350

232

0.4143

355

239

0.4268

360

253

0.4518


Z otrzymanych wykresów moemy wnioskowa, e prawo Malusa zostao zachowane. Widzimy równie, e wizka biegnca równolegle do osi transmisji polaryzatora jest tumiona ze wspóczynnikiem równym ok.0,7. Z tego te powodu nie otrzymujemy wykresu funkcji cos2a lecz 0,7cos2a. Napicie przez nas mierzone jest wprost proporcjonalne do natenia wiata.

Analiza bdu:

DU=DU0=2 mV

0x01 graphic
=0,006

Dodatkowe bdy opisane s na kocu sprawozdania.

2. Wyznaczanie rozkadu natenia wiata laserowego w obrazie dyfrakcyjnym pojedynczej szczeliny.

1. Po ustawieniu szczeliny midzy laserem a ekranem centrujemy szczelin i regulujemy jej apertur obserwujc obraz na ekranie.

2. Ustawiamy wskazan szeroko szczeliny i zamiast ekranu ustawiamy fotodetektor..

3. Zmieniajc pooenie fotodetektora odczytujemy natenie wiata.

x [mm]

U [mV]

0

1

0.5

2

1

3

1.5

4

2

3

2.5

2

3

2

3.5

3

4

5

4.5

11

5

18

5.5

27

6

35

6.5

40

7

41

7.5

37

8

31

8.5

22

9

14

9.5

7

Odlego fotodetektora od szczeliny wynosi l = 58,5 cm.

Dugo fali wietlnej lasera He-Ne wynosi l = 632,8 nm.

Odlego pierwszego minimum od centralnego maximum wynosi x = 4 mm.

Korzystajc z warunku na pierwsze minimum dyfrakcyjne (otrzymanego na podstawie zalenoci I(Q) umieszczonej w konspekcie) obliczamy b - szeroko szczeliny.

0x01 graphic
=0x01 graphic
= 0,092 ±0,001 mm, gdzie  jest ktem obserwacji.

Szeroko szczeliny wyznaczonej w powyszy sposób zgadza si ze szczelin ustawion podczas wiczenia. Bd wyznaczonej w ten sposób apertury wynosi:

Db=0x01 graphic
= 1,02 mm, Dl = 5 mm, Dx = 0,01 mm.

Przebieg dowiadczalny jest bardzo bliski teoretycznemu. Na wykresie moemy zaobserwowa gówne maximum dyfrakcyjne oraz maximum i minimum pierwszego rzdu. Zaleno ta wystpuje oczywicie symetrycznie wzgldem maxima gównego ale z powodu braku moliwoci dalszej regulacji rub mikrometryczn zaobserwowalimy tylko jedn stron obrazu dyfrakcyjnego.

Analiza bdu:

Bd pomiaru rub mikrometryczn wynosi 0,01 mm natomiast bd pomiaru natenia wiata by spowodowany kilkoma czynnikami. Jednym z nich by bd pomiaru woltomierza (napicie jest wprost proporcjonalne do natenia wiata), który wynosi 2 mV. Bardzo istotnym czynnikiem powodujcym bd by równie brak idealnego zaciemnienia sali, w której przeprowadzane byo wiczenie. Ruchy osób pod oknem powodoway due zmiany wskaza woltomierza. Mimo to wyniki pomiarów i tak bardzo dobrze pokrywaj si z teoretycznymi zalenociami.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
FIZYK~47, Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, laborki, Fizyka
Opis zawodu Fizyk, Opis-stanowiska-pracy-DOC
raporty, Bimetal, Bimetal - trwale poƂączone na caƂej powierzchni styku elementy z dwĂłch rĂłĆŒnych pod
Opracowane zagadnienia na zaliczenie cw. z fizyk, ciga, 1
pascal blaise, Pascal Blaise (1623-1662), francuski filozof, matematyk, fizyk i publicysta, uwaĆŒany
FIZYK~34
Fizyk KKS
306table, Politechnika PoznaƄska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizy
bad[1]. fizyk.-test, Badania fizykalne

więcej podobnych podstron