|
Wyznaczenie rozmiarów przeszkód za pomoc lasera He-Ne |
Data: `97 |
|
|
|
Laser He-Ne, który bdzie uywany w tym wiczeniu dziaa na skutek emisji wiata czerwonego o dugoci fali równej 632,8
niewielkiej mocy. Ta moc jednak nie zmniejsza gstoci spektralnej - energetycznej promieniowania(jest wrcz bardzo dua ) - ze wzgldu na ma lini emisyjn lasera. W laserze wykorzystuje si sferyczne zwierciado na zewntrz rury wyadowczej, co umoliwiaj dwa okienka umieszczone na kocach rury wyadowczej - pod ktem Brewstera.
Schemat Lasera He-Ne
- zewntrzne zwierciado wklse typu Fabry - Perota
- okienko
M. - mieszanina helu i neonu pod cinieniem 1Tr
Ws - spolaryzowana paska wizka wyjciowa
Zasada dziaania lasera gazowego
W mieszaninie gazowej o wartoci cinienia 1Tr helu i 0,1Tr neonu wytwarza si wyadowanie wielkiej czstotliwoci. Podczas tego wyadowania elektrony pobudzaj atomy helu na wiele rónych stanów wzbudzenia. Te z kolei zderzaj si z niepobudzonymi atomami neonu i wymieniajc z nimi energi popychaj je do górnych poziomów maserowych. W wyniku tego powstaje promieniowanie lasera, wizka wiata rozchodzi si w kierunku osi rury. W wyniku wielokrotnego odbicia wiata od zwierciada
mno si akty emisji wymuszonej i ronie natenie wizki indukcyjnej przejcia. W tym momencie cz ich wychodzi przez póprzepuszczalne zwierciado
na zewntrz, tworzce (dla He-Ne) wizk promieniowania podczerwonego, spójnego(gdy wizka posiada wspólny pocztek i jest guasipunktowa czyli, gdy jej przedzia widmowy promieniowania jest dostatecznie wielki).
Opis ukadu pomiarowego
Zestaw aparatury do pomiaru rednic drucików lub szerokich szczelin.
Na awie optycznej umieszczony jest laser He-Ne w metalowej osonie, w obudowie znajduje si otwór, przez który wydostaje si wizka wiata laserowego. W odlegoci 30 cm od lasera mocuje si siatk dyfrakcyjn
(w specjalnym uchwycie), lub ramk z pojedyncz szczelin, bd ramk z oprawionymi cienkimi drucikami. Na przeciwnym rogu awy znajduje si ekran.
Warunkiem pracy lasera jest odpowiednie ustawienie zwierciade
(wszystkie te czynnoci naley wykona z du ostronoci aby nie rozstroi rezonatora lasera krcc regulatorem).
Gównym celem wiczenia jest:
1.Wyznaczenie dugoci fali wiata lasera He-Ne
2.Wyznaczenie szerokoci szczeliny
3.Wyznaczenie rednicy cienkiego drutu
4.Wyznaczenie otworu koowego
Wizka wiata laserowego pada na siatk dyfrakcyjn(o staej d=0,001mm) ustawiona ona jest w odlegoci l od ekranu, zarówno ekran jak i siatka winny by prostopade do wizki wiata.
Schemat ugicia wizki równolegej na szczelinie siatki dyfrakcyjnej.
Na powyszym schemacie wida maksima obrazu dyfrakcyjnego. Oznaczenie
- jest to odlego midzy pierwszymi maksymami, oraz kolejne odlegoci
,d- jest to staa siatki.
Z zalenoci otrzymanej z warunku na maksimum interferencyjnego wzmocnienia wiata ugitego przez siatk obliczam dugo fali:
- dugo fali
n- rzd widma
jeli
<<1 ostatni wzór mona uproci do postaci
rednic drutu obliczamy ze wzoru
lub
rednica drutu
rzd widma
- odlego rodka plamki jasnej od rodka wizki nieugitej
- odlego rodka plamki ciemnej od rodka wizki nieugitej
W przypadku wyznaczania rednicy otworu koowego wida na ekranie jasny krek o rednicy 2r, który wyznaczamy z zalenoci
Obliczam sta siatki dyfrakcyjnej
gdzie:
- dugo fali
rzd widma
l-odlego od ekranu
an- maksima
Obliczam rednic szczeliny
Obliczam rednic drutu I
Obliczam rednic drutu II
RACHUNEK BDU
Obliczam rachunek bdu dla staej siatki dyfrakcyjnej
Obliczam bd wzgldny
Obliczam rachunek bdu dla szczeliny
Obliczam bd wzgldny
Obliczam rachunek bdu dla rednicy drutu I
Obliczam bd wzgldny
Obliczam rachunek bdu dla rednicy drutu II
Obliczam bd wzgldny
Staa siatki d[nm] |
Odlego l[mm] |
Odlego a[mm] |
Rzd widm |
Dugo fali [nm] |
rednica drutu lub szeroko szczeliny D[mm] |
Bd pomiaru [mm] |
||||||
Siatka dyfrakcyjna |
||||||||||||
10044 9814 9510 |
800 |
101 208 326 |
1 2 3 |
632,8 |
- - - |
0,0004479 0,0003342 0,0002849 |
||||||
|
||||||||||||
Szczelina |
||||||||||||
- - - |
950 |
18 34 49 |
3 6 9 |
632,8
|
0,1169 0,1149 0,1167 |
0,00662 0,00918 0,007288 |
||||||
|
||||||||||||
Drut I |
||||||||||||
- - - |
800 |
12 23 33 |
3 6 9 |
632,8 |
0,1477 0,1431 0,1457 |
0,02829 0,01601 0,01247 |
||||||
|
||||||||||||
Drut II |
||||||||||||
- - - |
800 |
20 38 54 |
3 6 9 |
632,8 |
0,0886 0,08659 0,08906 |
0,01107 0,006719 0,005523 |
||||||
|