Изучение свойств естественного света и искусственных световых источников (лампа накаливания, неоновая и ртутные лампы, лазера)
Приборы и материалы: Монохроматор, оптический стол, источники света: лампа накаливания, ртутная лампа, неоновая лампа, лазер гелий-неоновый, поляроиды, дифракционная решетка, переменные щели.
Цель работы: изучения раличий в свойствах световых потоков от источников света разного типа, исследования монохроматичности и поляризованности лазерного света.
Излучение лазеров отличается рядом замечательных особенностей, не характерных для других источников излучения включая Солнце. Лазерный свет обладает:
1 – временной и пространственной когерентностью;
2 – строгой монохроматичностью;
3 – большой мощностью излучения;
4 - малой расходимостью светового пучка.
Задание 1. Изучение монохроматичности света
Направить нащель монохроматора световой поток от разных источников излучения. Работу лучше начинать рассматривая естественный, солнечный свет, затем лампу накаливания, неоновую и ртутную лампу, а последним лазер. Свет лазера необхоимо рассматривать только через серый светофильтр. Вращая барабан монохроматора просмотреть все спектры в видимом диапазоне. Обратить внимание на интенсивность отдельных участков спектра, особенности перехода одного цвета в другой в зависимости от источника излучения, т. е. наличие плавного перехода или наличие границ. Отметить различия между линейчатым и сплошным спектрами. Определить в каком диапазоне мы воспринимаем свет. Построить график, отложив на оси ординат свет (цвет) в нанометрах, а по оси абцисс – показания барабана монохроматора. Отметить красную линию гелий-неонового лазера.
Проверить восприятие света и его прохождение через защитные очки, вначале визуально, одев их, а затем, поместив очки перед щелью монохроматора проверить, как измениться наблюдаемый лазерный спектр.
Задание 2. Наблюдение углового расхождения лазерного излучения.
Поместив рабочую тетрадь в световой поток лазерного излучения отметить диаметр пятна на расстоянии 10 см, 50 см, 100 см, 200 см. Определить
угол расхождения и сравнить с паспортными данными. Тангенс угла равен отношению расстояния до пятна к его радиусу, по таблице Брадиса найти угол. Расчеты сделать для каждого измеренного расстояния и определить средний. Сделать выводы, почему расхождение лазерного света отличается от такового от других источников излучения.
Задание 3. Наблюдение линейной поляризации лазерного света.
Перпендикулярно световому потоку помещают поляроид и, вращая его вокруг оси, наблюдают изменение интенсивности проходящего через аналиатор света. Опыт проводят со всеми источниками света, отмечая наблюдаемые особенности. Делают вывод о наличии или отсутствии поляризации у света. Повторяют опыты с двумя поляроидами, объясняют происходящие изменения.
Вопросы:
1. Какой источник излучения дает поляризованный свет?
2. Какой источник излучения дает монохроматичный свет?
3. Какой источник излучения не дает монохроматичный свет?
4. Какой источник излучения не дает поляризованный свет?
5. Что является рабочим телом в гелий-неоновом лазере?
6. Почему спектр неоновой лампы игелий-неонового лазера отличаются друг от друга?
