Лабораторная работа №25 (RU)

Лабораторная работа №25 (RU)

ИЗУЧЕНИЕ ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО (He-Ne) | ЛАЗЕРА

Цель работы:

Изучить|изучить| строение|стройку| и принцип действия оптического квантового генератора газового лазера. Научиться пользоваться газовым лазером, определять длину волны и энергию кванта лазерного излучения с помощью|посредством| дифракционной решетки.

Приборы и материалы:

Газовый гелий-неоновый| лазер типа ЛГ-209| с блоком питания. Дифракционная решетка. Оптическая скамья|ряд, скамья| с измерительной линейкой. Экран с миллиметровой шкалой.

Описание установки

Схема установки для выполнения лабораторной работы изображена на рис.1.

Рис.1.

Установка смонтирована на оптической скамье|ряду, скамье| 1. Вблизи с выходным|выходного| окном лазера 2 устанавливается дифракционная решетка 3. Полученная дифрак-ционная картина наблюдается на экране 4, который|какой| имеет миллиметровую шкалу. Расстояние между экраном и дифракци-онной решеткой измеряется с помощью|посредством| линейки 5.

ВНИМАНИЕ 1: При работе с лазером необходимо строго|строго| придерживаться

таких правил техники безопасности:

1. Включать и настраивать лазер в присутствии преподавателя.

2. Проверить наличие заземления лазера. Без заземления лазер не

включать.

3. Ручкой управления "Яркость" не пользоваться.

4. Не перемещать лазер по оптический скамье|ряду, скамье|.

5. Включать лазер лишь|только| на время проведения измерений.

6. Не допускать прямого попадания лазерного луча в глаза. Это опасно для зрения!

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание|задача| 1. Изучение лабораторной установки, получение изображения лазерного луча на экране.

1.1. Усвоить правила техники безопасности при работе с лазером (см. выше).

1.2. Ознакомиться с лабораторной установкой, схема которой|какой| изображена на рис.1.

1.3. Проверить имеется ли |намалевать| схема установки и ход лучей (рис.1 и рис. 2) в протоколе.

1.4. Проследить снят ли штатив с дифракционной решеткой с|с| оптической скамьи|ряда, скамьи|. Усли нет,

то сделать это.

1.5. Расположить экран на оптической скамье|ряду, скамье| на расстоянии 30...50 sm от лазера.

1.6. Получить разрешение преподавателя на включение лазера в сеть ~220V после чего

включить лазер в электрическую сеть ~220V и прогреть его на протяжении 1...2 min.

Получить на экране изображение лазерного луча в виде красного диска, придер-

живаясь при этом правил техники безопасности.|червонного|

1.7. Выключить лазер.

Задание|задача| 2. Определение длины волны и энергии кванта лазерного

излучения.

2.1. Установить штатив 3 с дифракционной решеткой на оптическую скамью 1 на расстоянии |ряд, скамью|

5...10 sm от выходного|выходного| окна лазера 2.

2.2. Получить разрешение преподавателя на включение лазера в сеть ~220V после чего вклю-

чить лазер в электрическую сеть ~220V и прогреть его на протяжении 1...2 min.

2.3. Перемещая вдоль оптической скамьи|ряда, скамьи| экран 4, получить на нем четкое изображение диф-

ракционной картины в виде красных|червонных| дисков (cм. рис.2), симметрично расположенных

относительно|в отношении, касательно| центрального (0 – нулевого) максимума в горизонтальном направлении.

На экране должны наблюдаться максимумы не меньше|менее| трех порядков.

2.4. Совместить миллиметровую шкалу екрана| с дифракционной картиной, перемещая экран в

вертикальном (вверх, вниз) направлении.

2.5. Измерять|вымерять, вымеривать| расстояние R между дифракционной решеткой и экраном по линейке 5, которая|какая|

закреплена на оптической скамье|ряду, скамье|.

2.6. Измерять|вымерять, вымеривать| расстояние L1 между центрами максимумов первого порядка.

Полученные значения R и L1 записать в таблицу 1.

2.7. Аналогичные измерения провести для максимумов второго (k2=2) и третьего (k3=3) порядков.

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

k i	R, 10- 3м	Lі, 10- 3м	= Li/2, 10- 3м	tgαi	sinαi	l i , 10- 3м	d l i , 10- 3м	e i , Дж	di, Дж
1								*	*
2								*	*
3								*	*
d =	*	*	*	*

Примечание 1: Значение постоянной дифракционной решётки d указано на её оправе.

Задание|задача| 3. Обработка результатов измерений.

Примечание 2: Учитывая, что в данной лабораторной работе проводится лишь|только| три

опыта, причем на максимумах разных|различных| порядков, предлагается несколь -

ко упрощенный метод статистической обработки полученных резуль-

татов измерений.

3.1. Для каждого опыта вычислить:

3.1.1. По формуле (1) tgα: tg= (1) ;

3.1.2. С помощью|посредством| таблицы (см. Приложение 12|добавление| на с.230 в [5.11] –”Пособие по био...и

мед…физике”) найти соответствующие значения sina .

Внимание! Для малых углов α: sina tgα, что приемлемо для результатов в

нашей лабора торной работе.

Полученные результаты записать в таблицу 1.

3.2. По данным таблицы 1 :

3.2.1. Определить длину воkны лазерного излучения в каждом опыте по формуле (2):

(2) ;

3.2.1. Найти и записать в таблицу 1 среднее арифметическое значение .

3.3. Вычислить|исчисляющий| абсолютные погрешности результатов, полученных в каждом опыте, по

формуле (3): (3).

3.4. Рассчитать среднюю абсолютную погрешность λ и записать искомый результат в виде

интервала: .

3.5. Вычислить - среднее арифметическое значение энергии кванта лазерного

излучения по формуле (4): (4) , где h = 6,62*10-34 Дж. с ; с = 2,998*108 м/с.

3.6. Вычислить по формуле (5) - среднюю погрешность найденного значения :

= .E = . / (5)

Примечание 3: E= E =/ ; это легко доказать по таблице погрешностей косвенных

измерений в [5.11] , c.221, Приложение 2, и учитывая, что h и c - Const ).

3.7. Записать искомый результат энергии кванта излучения газового лазера в виде интервала:

.